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中国传统灰浆的科学性及在不可移动文物保护中的应用研究

方世强  
【摘要】:我国在漫长的历史发展中遗留下来了许许多多的不可移动文物。这些不可移动文物由于体积大,长期处在野外环境中,受到自然风化、现代工业的发展带来的各种环境污染和人为因素,以及缺乏有效的保护技术和意识,这些宝贵的历史遗产遭受到了不同程度的破坏,有些甚至已经消亡。因此,对这些不可移动文物的保护与研究已刻不容缓。本论文概述了不可移动文物(古建筑为主)保护材料研究、古代灰浆仿制、分析检测方法研究的进展和存在问题。结合现代文物保护材料的发展趋势,在课题组前期的工作基础之上以保护材料研究的基本线路为主线,对传统石灰基灰浆的分析方法建立、作用机理以及实际应用改性做了一系列研究,主要内容包括以下几方面:石灰基建筑灰浆中有机添加剂的检测方法研究。不同的灰浆在成分、配比、用途和性能上是不同的。本工作采用经典化学分析方法,用于研究古灰浆中有机成分以及为修复保护提供选材依据。结果显示,采用碘-碘化钾试剂、班氏试剂、还原酚酞试剂、考马斯亮蓝和高碘酸钠氧化甘油乙酰丙酮显色法可以有效地分别测定出古建筑灰浆中少量的淀粉、还原性糖、血、蛋白质以及脂肪酸酯。用该方法测试了 13个古代样品并和TF-IR分析结果比较发现该方法拥有较好的准确性。总体上该方法具有操作简便、检测限较低、准确度较好等优点。传统桐油灰浆科学机理及材料实验室仿制研究。桐油-石灰灰浆是中国古人发明的有机-无机复合胶凝材料,具有优良的防水粘结性能,广泛用于船舶防水密封、建筑防潮及特殊结构密封等。对取自宋代海船“华光礁1号”的艌料进行FT-IR,XRD,TG-DTA,显微截面分析,SEM等方法综合分析后发现,该古代桐油灰浆主要成分是碳酸钙、羧酸盐和少量不饱和脂肪酸酯,艌料中的麻丝属于黄麻纤维。通过实验室模拟桐油灰浆性能和机理研究显示,该材料具有优良的防水密封性是因为桐油自身氧化交联以及和氢氧化钙反应后形成了大分子链结构的羧酸钙,碳酸钙在羧酸钙的包覆和填充下形成了致密的微结构,同时油脂的憎水性对增强防水性能也有着重要作用。桐油石灰灰浆和普通石灰灰浆相比,拥有更好的力学性能和防水密封性能。糯米灰浆现代应用科学改性研究。根据古籍记载以及参考水泥工业中采用膨胀剂减少水泥收缩的方法,在糯米灰浆中引入硫酸铝、明矾和工业石膏期望解决石灰灰浆容易收缩导致灰浆开裂等通病。结果显示:硫酸铝对于改善糯米灰浆的力学性能、耐冻融性和耐水性均有较大帮助;明矾对糯米灰浆的改善主要表现在力学性能方面;工业石膏对糯米灰浆在力学性能和耐候性方面均未有明显改善;3种添加剂对减缓和减少糯米灰浆收缩均表现出良好的效果。在实际应用中,建议采用一定比例的硫酸铝作为糯米灰浆的添加剂。采用SEM、XRD和碳化实验分析发现,硫酸铝对糯米灰浆的性能改善来自生成了有膨胀性的钙矾石并使灰浆固化后的灰浆结构更加致密。


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