风化砂岩石窟表面热响应及力学性能变化:对砂岩石窟本体表层风化(劣化)评价的启示

表层风化问题严重影响石窟寺类文物的长久保存。如何通过风化表层的性能变化来对石窟寺进行病害诊断和风险评估是预防性保护的关键问题。本研究利用便携式无损检测手段(ProceqEquotip 550里氏硬度计、FLIR T660红外热成像仪)对甘肃庆阳北石窟寺外立面8个研究面进行表面硬度测试及表面温度监测,分析其典型风化病害的热响应情况及力学性能变化规律。研究结果显示,病害类型对其表面硬度值和温度波动幅度有不同程度的方向性影响。水锈结壳的表面昼夜温度波动幅度最小,表面硬度离散地分布在较高水平;粉化剥落和泛盐的表面昼夜温度波动较平缓,表面硬度值集中分布在较低水平;沟槽状溶蚀(差异风化)的表面昼夜温度波动幅度略高于粉化剥落表面,其表面硬度集中分布在较高水平;微生物覆盖的表层,昼夜温度波动幅度最大,表面硬度值离散地分布在较低水平。上述病害-性能对应关系有助于在石窟寺类文物的日常监测中判别风化病害的分布及变化趋势,对砂岩石窟的风险预警有一定指示作用。