[发明专利]Fenton试剂作用下正硅酸乙酯水解缩合产物加固土质文物的方法

说明书

本发明公开了一种Fenton试剂作用下正硅酸乙酯水解缩合产物加固土质文物的方法，通过在正硅酸乙酯(TEOS)的醇水溶液中添加Fenton试剂，利用Fenton试剂产生的羟基自由基作用于TEOS醇水溶液后，增加了其极性水解产物的生成速度和羟基化程度，而延缓了TEOS醇水溶液中缩合反应的发生。由于Fenton试剂作用下的TEOS水解缩合产物中极性水解产物增加，因此作为加固剂可较好吸附于土壤团粒上，加速其在土壤中的固化反应，增强土壤团粒间结合能力，从而在土质文物中形成有效保护层提高了土质文物的加固效果。

技术领域

本发明属于文物保护技术领域，具体涉及一种Fenton试剂作用下正硅酸乙酯(TEOS)水解缩合产物加固土质文物的方法，具体的说是通过Fenton试剂产生的羟基自由基提高TEOS水解缩合产物中水解产物的含量，降低缩合产物含量，提高TEOS水解缩合产物与土壤团粒间的吸附作用，增强TEOS水解缩合产物在土壤团粒间的交联固化作用，起到有效加固土质文物的作用。

背景技术

土质文物是一类重要的文物资源，包括土遗址、土质遗迹等，并具有重要的历史、艺术、科学技术价值。土质文物的加固问题是其保护领域的重中之重，已有的土质文物加固研究报道，仍然主要集中在经验性的工艺探索和性能评价上，将土遗址加固简单理解为提高土遗址强度和耐水性，而忽略了加固剂本身对土遗址造成的破坏和后期土遗址的环境适应能力，往往不能满足土遗址保护的要求。

以水作为加固剂扩散介质，土遗址易表面板结，破坏土遗址表面形态的原真性，且易造成剥离、龟裂、空鼓等二次病害。以无机物前驱体进行加固，中世纪，英国曾用石灰水加固WellsCathadrals的雕刻作品。其主要机理是通过氢氧化钙与碳酸根或二氧化碳作用形成较坚固的碳酸钙，以达到加固土壤结构的目的。由于形成的碳酸钙与土壤之间粘结力较差，使加固土遗址机械强度和硬度较低；与Ca(OH)₂溶液相似，Ba(OH)₂也被用于土遗址保护，但由于伴随水对土壤团粒结构的破坏，在土壤中的渗透性较差，导致加固层浅，易于发生剥离现象；在加固土遗址的无机物中，水玻璃与土体主要成分结构相似，具有将土壤中的沙砾、石英、碳酸盐结合在一起的作用，这种粘结作用是通过从亚稳态的非结晶硅石向微晶形式转变的结晶过程来提高强度，表现出较好的加固作用。值得注意的是，近年来的应用观察发现，这种方法主要适应于干旱地区的土遗址保护。从十几年已实施保护的土遗址跟踪观察结果而言，仍然存在龟裂、壳层脱落现象。之所以出现二次病害，与水作为介质破坏土团粒产生加固层土质板结有关。可以想象，由于脆弱遗迹土团粒松散，按照类似方法加固脆弱土质遗迹，这种二次病害将更为严重。因此，无论什么加固剂，以纯水作为加固剂携带剂不适应脆弱土质遗迹保护。

以硅氧烷水解缩合产物作为加固剂对土质文物进行加固，可以维持土质文物原有结构和组成上的一致性。正硅酸乙酯和四甲氧基硅烷是最典型的两种应用于土质文物加固的硅氧烷水解缩合产物前驱体，已有研究报道应用于土质文物的加固保护中。其加固作用主要通过硅氧烷水解缩合产物中的硅羟基与土壤中硅铝酸盐之间相互作用，在土壤团粒界面间交联产生加固作用。但是硅氧烷水解缩合产物是一个复杂体系，既含有极性的水解产物又含有非极性的缩合产物和未反应的正硅酸乙酯，而极性产物和非极性产物的比例是影响该加固剂与土壤团粒相互作用的主要因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种Fenton试剂作用下正硅酸乙酯水解缩合产物加固土质文物的方法，通过Fenton试剂产生的羟基自由基增加TEOS水解缩合过程中极性水解产物的生成速度和羟基化程度，延缓缩合反应的发生，使加固剂较好的吸附于土壤团粒上，加速其在土壤中的固化反应，增强土壤团粒间结合能力，从而提高土质文物的加固效果。

针对上述目的，本发明采用的技术方案由下述步骤组成：