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复合渗透结晶型砂岩加固保护剂试验研究

胡晓娜  
【摘要】:本文从保护云南黑井古镇红砂岩石质文物出发,分析和研究了当地红砂岩文物风化现状及病害机理,并对红砂岩文物的保存现状、赋存环境、石质类型和特点、病害机理及特征进行了全面的调查、分析。由于砂岩自身吸水率高、抗压强度较低、抗吸湿性差等缺陷,容易导致风化,所以各种类型的水(如地下水、地面水、雨水等)是引起石质文物风化损害的最主要因素。 在前期试验研究的基础上,选用水溶性无机材料钠水玻璃作为基础材料制得保护剂对红砂岩进行加固保护,通过测试各项指标(如抗压强度、吸水率、耐水性、耐盐性、耐酸性、抗吸湿性等),确定了研制云南黑井古镇红砂岩石质文物保护剂的研究技术路线。实验表明:经保护剂处理后的红砂岩抗压强度提高了33%,抗吸湿强度提高了27%,红砂岩的性能得到一定改善。但由于钠水玻璃在应用过程中会持续发生老化,严重降低其使用性能,因此需要对它进行改性,以消除和阻止老化,从而提高其对红砂岩的保护效果。为此,本文又开展了以下几方面的工作。 单因素化学改性:这主要是向钠水玻璃中分别掺入三聚磷酸钠、聚丙烯酰胺和十二烷基苯磺酸钠,以检测单因素组份对红砂岩的加固防水效果。实验表明:单组份的最佳掺量分别为三聚磷酸钠2%,聚丙烯酰胺0.2%,十二烷基苯磺酸钠0.4%时,保护液对红砂岩石质文物保护效果最好。但单因素化学改性的防护性能有各自的优势与不足,故为了进一步提高保护剂对砂岩的防护效果,本论文又设计了复合改性配方,为了便于分析实验结果及减少试验次数,本文采用正交设计方法来安排试验的次数和组合,最终得到最佳组合A2B2C2。实验结果表明:A2B2C2配方在提高红砂岩的抗压强度等性能方面,表现优于其他配方。 采用A2B2C2配方处理后红砂岩的吸水率降低了60%,抗压强度提高了65%,抗吸湿强度提高了66%。最后,利用扫描电子显微镜对A2B2C2配方处理后的红砂岩进行了检测与分析,验证了改性机理与改性效果。


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