[发明专利]一种改善岩土质文物加固用胶凝材料性能的方法

说明书

本发明涉及一种改善岩土质文物加固用胶凝材料性能的方法，其方法是通过改善用于岩土质文物加固的无机胶凝材料改性料礓石的固化条件，在胶凝体与岩土质文物本体结合过程，小范围环境中控制二氧化碳浓度为3%，使CaCO₃胶凝体生成速度加快，一方面提升加固体强度，同时增大加固体的孔隙率，使透气透水性大幅提升，提高加固后遗址在自然环境条件下的抗风蚀、雨蚀及水盐侵蚀能力，提升抗压强度，解决了无机加固胶凝材料强度提升较慢的问题，为保护岩土质文物做出贡献。

技术领域

本发明涉及一种改善胶凝材料性能的方法，具体说是一种改善土遗址、石窟寺等岩土质文物加固使用无机胶凝材料性能的方法，该材料是一种水气两硬性无机胶凝材料。

背景技术

保存在我国西北丝绸之路沿线的土遗址、石窟寺和古代壁画等岩土质文物因长期遭受风蚀、雨蚀、冻融、水盐侵蚀等自然和人为诸多因素的影响，遗址本体出现表面风化剥落、裂隙、坍塌，壁画地仗空鼓、酥碱等病害，严重影响文物的长久保存。针对文物保存现状和保护的特殊需求，我国的文物保护工作者一直探索适宜岩土质文物不同类型病害的加固材料。上世纪六七十年代采用环氧树脂进行岩体裂隙注浆，八十年代采用小分子量的水性环氧树脂进行了岩体裂隙注浆，九十年代初采用PS-F对砂砾岩体进行危岩体锚固和裂隙注浆，九十年代初沿用至今的PS-C（+F）进行土遗址裂隙锚固注浆，这些材料和加固技术的应用对缓解和治理遗址病害起到了抢救性的保护作用。

由于文物保护中做到不改变原状的基本原则，所采用的材料和工艺必须满足与遗址体最大兼容、最小干预的要求。近年来，敦煌研究院研发了具有水气两硬性的无机胶凝材料改性料礓石和改性阿嘎土，大量研究和实践应用已证明该材料具备了与岩土质文物材质兼容、性能匹配、耐候性好等特点，已应用于土遗址裂隙锚固注浆、悬空区夯补加固，壁画空鼓灌浆和边沿加固补强，砂岩石窟微小裂隙注浆等的保护中。该材料作为加固剂，胶凝作用是通过其中的气硬组分氧化钙吸收空气中的水气和二氧化碳形成碳酸钙胶凝体，硅酸钙和铝硅酸钙与水发生水化反应形成水合硅酸钙和水合铝硅酸钙胶凝体与文物本体结合达到一定的加固强度来实现的。在现场夯补加固中，水硬组分发生水合反应达到水硬的过程较短，为提高胶凝材料结石体的早期强度做贡献，后期强度则主要由气硬组分缓慢的碳化过程来实现。受环境中相对湿度和二氧化碳浓度的影响，存在气硬组分转化为碳酸钙的过程则较为缓慢，通常环境中很难满足快速碳化以提升强度的要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明目的在于提供一种改善岩土质文物加固用胶凝材料性能的方法，以改善水气两硬性无机胶凝材料加固遗址体后快速碳化以提升强度不足的问题。

本发明的目的是采用以下措施来达到：

1、一种改善岩土质文物加固用胶凝材料性能的方法，其步骤是：

a. 将31.83%CaO、18.92%SiO₂、3.50% Ca(OH)₂、30.63%β-C₂S和15.12 Ca₂Al₂SiO₇的改性料礓石与石英砂1:1（质量比）混合均匀后, 以水灰比0.27,制成浆液；

b. 分别将浆液快速装入40mm×40mm×160mm和70.7mm×70.7mm×70.7mm试模内，浆液在试模内凝固24小时后脱模；

c. 脱模后将试件置于水泥砂浆碳化箱中进行碳化试验，碳化箱内温度保持在室温，相对湿度控制在70%，分别进行0.03%和3%二氧化碳浓度的对比试验；

d. 测试3d、7d、14d、28d龄期内0.03%和3%两种二氧化碳浓度对结石体强度的影响。

本发明的优点和产生的有益效是：