[发明专利]用土黄色泥灰岩制作的修复砖石质文物的胶凝材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种修复砖石文物的材料，具体说是一种用土黄色泥灰岩制作的修复砖石质文物的胶凝材料。

背景技术

我国的砖石质文物分布广泛，种类丰富，如长城、墓葬、石窟、岩画、石雕、砖等。作为极其脆弱的一类文物实体，承载着大量珍贵的历史信息，蕴藏着我国历代政治、经济、艺术、建筑、科技诸方面极为重要的形象资料，是我国古代文明的实物标本，是民族文化传承的物质载体，具有民族团结和文化认同的感召力和凝聚力，也是我国优质国有资产和当代极其珍贵的文化旅游资源。

受自然环境诸多因素的影响，长城、石窟、石雕、摩崖造像等砖石产生严重风化、疏松、片状剥落等病害，对文物造成很大的破坏，有些甚至是毁灭性的。为了挽救砖石文物灭逝，亟待寻求适宜的保护材料对砖石质文物进行保护加固。用于砖石质文物的保护加固材料必须与文物本体有相近的物理力学性质，这样才能有良好的兼容性，使保护加固材料与文物本体很好的结合。同时，保护加固材料结石体必须具备良好的耐候性，即耐环境因素，如水、温湿度变化、冻融、风蚀、雨蚀等对其稳定性的影响，因而，寻找砖石质文物的修复材料一直是各国文物保护工作者研究的课题。发明人数十年来致力于砖石文物修复材料的研究，制作出一种用土黄色泥灰岩制作的修复砖石质文物的胶凝材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种与砖石结合牢固、耐候性好、透水、透气好的用土黄色泥灰岩制作的修复砖石质文物的胶凝材料。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：

一种用土黄色泥灰岩制作的修复砖石质文物的胶凝材料，其特征在于按下述步骤制备：

a. 将含CaCO₃70%（质量百分比，以下同）和黄粘土30%的泥灰岩入粉碎机粉碎，筛选成粒径为1cm～5cm碎粒泥灰岩；黄粘土30%中的主要成分占泥灰岩的重量比为：SiO₂ 19%、Al₂O_3  5%、Fe₂O₃  2.5%；即泥灰岩主要矿物成份为：CaCO₃  70%、SiO₂  19%、Al₂O₃  5%和Fe₂O₃  2.5%；

b. 将碎粒泥灰岩在1000℃～1400℃焙烧炉中焙烧2～4小时，出炉后自然冷却至环境温度得烧碎粒泥灰岩；

烧碎粒泥灰岩的矿物成份包括：生石灰（CaO）42%、β-硅酸钙（β-CaSiO₃）28%和铝硅酸钙（Ca₂Al₂Si₂O₈）19%；CaO是一种气硬性胶凝材料，β-CaSiO₃和β-CaSiO₃是一种水硬性胶凝材料；

碎粒泥泥灰岩在焙烧炉中焙烧的化学反应式如下：

c. 将烧碎粒泥灰岩在球磨机中研磨，过100～180目筛得烧泥灰岩粉；

d．按照石英砂：烧泥灰岩粉为1：1质量比例，入搅拌器内混和均匀，得胶凝材料。

使用时，按照胶凝材料：水的质量比例为100：50的配比（即水灰比0.5）搅拌均匀制成浆材，备用；其反应式如下：

水硬过程：

β-CaO·SiO₂(β-CS)＋nH₂O→β-CaO·SiO₂·nH₂O(β-CSH_n)

2CaO·Al₂O₃·SiO₂(C₂AS)＋nH₂O→2CaO·Al₂O₃·SiO₂·nH₂O(C₂ASH_n)

气硬过程：

CaO＋H₂O → Ca(OH)₂＋Q [放热]

Ca(OH)₂＋CO₂→ CaCO₃＋H₂O