[发明专利]一种地聚物基石质文物修复材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于文物保护领域，公开了一种地聚物基石质文物修复材料及其制备方法与应用。该修复材料包括质量比为10:1～1:1的A组分和B组分；A组分由以下重量份数的组分组成：地聚物凝胶基材15‑80份、岩石粉10‑40份、河沙5‑60份、抗裂助剂2‑15份；B组分由以下重量份数的组分组成：碱激发剂45‑90份、固化调控剂0‑10份、界面改性剂0‑3份、流变改性剂0‑8份、水8‑50份。本发明根据不同地域石质文物的特点，通过岩石粉及固化调控剂的使用，使得所述的地聚物基砂浆的化学组成、力学性能、微观结构等都能与石质文物接近，达到文物修复材料“最小干预”的设计要求。

技术领域

本发明属于文物保护领域，特别涉及一种地聚物基石质文物修复材料及其制备方法与应用。

背景技术

石质文物在我国各类文物中占有极大的比例，这些文物在长期的历史岁月中遭受自然作用，破坏严重。从石器时代的岩画石器，到历代的石窟造像、经幢石塔、牌坊石桥、石碑、石雕、石刻和各类石质古建筑等，大部分暴露在自然界环境中，长期受到紫外照射、酸雨、生物侵蚀等自然因素的破坏而出现风化、裂隙、残破、断裂等病害。对石质文物的防护及修复是我国璀璨文化传承的关键，具有重要意义。

环氧树脂等高分子材料由于其优异的粘结性能及修复效果而在石质文物修复领域得到广泛的研究。然而环氧树脂在阳光下容易变黄，且固化不可逆，容易改变文物原貌，它的使用是对文物的污染。根据《中国文物古迹保护准则》，文物保护材料必须遵守“不改变文物原状”、“材料最小干预”等原则。因此，环氧树脂等高分子材料在文物保护修复中使用变得谨慎。

石灰类的气硬性修复材料及硅酸盐类的水硬性修复材料都属于无机材料。与有机的高分子材料相比，它们的化学组成、力学性能、微观形貌等与石质文物更相似，更符合“材料最小干预原则”。然而传统的无机文物修复材料的粘结强度较弱，尺寸稳定性不佳，因此其最终的修复效果远不及高分子材料。

地聚物是一种新型的高性能无机材料，它拥有独特的类似聚合物的键接结构。然而不同的是，聚合物材料以C—C键相互连接，而地聚物以Si—O键或Al—O键相互连接成四面体的结构。与传统无机文物修复材料相比，它类似于高分子材料具有优异的粘结强度及尺寸稳定性的同时；与高分子材料相比，它的化学组成、力学性能等与石质文物相近，符合“材料最小干预原则”。特别是，地聚物独特的化学键接结构在埃及金字塔、古罗马斗兽场等大型的石质文物中都能被检测到，证明在古代，地聚物有意或无意地被应用于大型石质建筑的建造及修复中。因此地聚物在石质文物的修复领域具有良好的发展前景。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种地聚物基石质文物修复材料。

本发明另一目的在于提供上述地聚物基石质文物修复材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述地聚物基石质文物修复材料的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种地聚物基石质文物修复材料，其包括A组分和B组分，其中A组分和B组分的质量比为10:1～1:1；

所述的A组分由以下重量份数的组分组成：

所述的B组分由以下重量份数的组分组成：

所述的地聚物凝胶基材为具有碱激发活性的材料，包括粘土、伊利土、高岭土、偏高岭土、硅藻土、赤泥中的至少一种。

所述的岩石粉为石灰岩粉、砂岩粉、泥岩粉、砾岩粉中的至少一种。

所述的抗裂助剂为竹浆纤维、麻浆纤维、聚乳酸纤维、壳聚糖纤维、海藻纤维、大豆蛋白纤维、蚕蛹蛋白纤维中的至少一种。