潮湿环境土遗址的加固保护研究

论文摘要

潮湿环境土遗址的加固保护是国内外公认的技术难题。本论文以完成国家科研项目为目的,结合杭州良渚文化（3300B.C.-2100B.C.）遗址群的保护开展了从环境学到材料学的多方面研究。首先,对土遗址的病害类型、破坏机理,保护方法和保护材料进行了分析讨论。针对目前仅用大气相对湿度或者含水量来确定土遗址的状况,经过对良渚文化遗址的调查,结合含水量、相对湿度和潮湿系数三个参数,分别确定了大环境判别参数、局部环境判别参数、小环境判别参数,对土遗址保护研究中最重要的概念——潮湿环境进行了定量界定。该定义可以涵盖各种复杂土遗址环境情况的判定。其次,以良渚塘山遗址为考察对象,选择其中两个相距仅500米,但保存状态却明显不同的断口剖面进行了比较系统的调查,通过对二处断口的建造工艺、环境条件、地面状况、地下水位、植被等的对比分析,探讨了其保存状况明显差异的影响因素。发现在大环境不可改变的情况下,可以通过改善植被覆盖、通风、光照、以及排水系统等小环境条件来改善土遗址的保存状况,达到减缓破坏速度的目的。该理念具有一定的普遍意义。第三,以潮湿土加固为目标,根据有机硅材料的特点设计了由短链羟基封端聚硅氧烷和正硅酸乙酯等组成的一种室温硫化硅橡胶（RTV）材料,在含水量介于11.7～21.7%的两种规格潮湿土样、以及含水量为18.4%的实地土样上进行了防水加固试验,其抗压强度增加了0.1～1.7倍。经过外观、防水性、渗透性、加固强度、耐水性、人工耐候性和抗冻融性等检测,筛选出两个最佳配方（简称RTV1号和RTV2号）,并用于野外实地实验,表现了较好的防水效果。通过扫描电镜分析,阐述了RTV材料的加固和防水机理。最后,在良渚塘山遗址的两处断口上进行了野外实地试验。除研制的RTV1号外,还选择PS（硅酸钾）、WD—10（十二烷基三甲氧基硅烷）、WD—S（低聚甲氧基硅烷）、WD-W252、W-W102、WD-W02等保护材料进行了加固保护试验的对照。经过二年的现场试验,结果表明RTV1号材料各项性能不错,具有较好的加固和防水效果。RTV材料可试用于潮湿环境土遗址的加固保护。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.1.1 文物保护科学技术概念
• 1.1.2 文物保护与化学
• 1.1.3 文物保护科学的发展
• 1.1.4 文物保护原则
• 1.2 土遗址的破坏机理
• 1.2.1 土遗址的分类
• 1.2.2 土遗址的建造工艺
• 1.2.3 土遗址的病害类型
• 1.2.4 土遗址的破坏机理
• 1.3 土遗址化学保护技术与材料研究
• 1.3.1 土遗址的保护步骤
• 1.3.2 土遗址的保护方法
• 1.3.3 土遗址保护的发展
• 1.3.4 土遗址化学保护的要求
• 1.3.5 土遗址加固保护材料和表面防护材料
• 1.4 有机硅类材料在文物保护中的应用
• 1.4.1 有机硅类材料组成及性能
• 1.4.2 有机硅类保护材料
• 1.4.3 有机硅类材料在文物保护中的应用
• 1.5 选题依据及意义
• 1.5.1 保护潮湿环境下土遗址的迫切性
• 1.5.2 用有机硅材料对潮湿环境下土遗址进行化学保护的可行性
• 1.5.3 良渚遗址群的价值、研究现状和意义
• 1.5.4 改善环境因素保护良渚遗址的可行性
• 1.6 主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 潮湿环境定义探讨与文物保护效果评估
• 2.1 引言
• 2.2 潮湿环境定义的探讨
• 2.2.1 含水量
• 2.2.2 相对湿度
• 2.2.3 潮湿系数
• 2.2.4 以杭州良渚遗址为例探讨潮湿环境定义
• 2.2.5 潮湿环境的初步定义
• 2.3 土遗址保护效果评估
• 2.3.1 现有的效果测定方法
• 2.3.2 最基本的几种检测
• 2.4 本论文所用的检测手段
• 2.4.1 土性质分析
• 2.4.2 保护材料性能表征
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 环境对土遗址的作用研究
• 3.1 概述
• 3.2 环境因素
• 3.3 土的结构
• 3.4 环境对土结构的影响
• 3.5 良渚塘山遗址实例研究
• 3.5.1 研究目的
• 3.5.2 考察结果
• 3.5.3 讨论
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 第四章 室温固化有机硅保护材料研究-室内实验
• 4.1 RTV材料性能研究
• 4.1.1 RTV材料固化试验与分析
• 4.1.2 用 RTV材料加固标准干燥土样的试验
• 4.1.3 加固土样对比试验
• 4.2 RTV材料保护潮湿土质文物的研究-室内实验
• 4.2.1 试剂
• 4.2.2 标准潮湿土样制备
• 4.2.3 标准潮湿小圆饼土样实验
• 4.2.4 标准潮湿圆饼土样实验
• 4.2.5 加固保护机理分析
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 室温固化有机硅保护材料研究-野外实验
• 5.1 概述
• 5.2 老和山现场试验（2003年10月～2007年10月）
• 5.2.1 试验步骤
• 5.2.2 试验结果
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 第六章 良渚塘山遗址保护试验
• 6.1 引言
• 6.2 良渚文化遗址区的气候特点
• 6.3 塘山遗址土的工程特性
• 6.3.1 物理性质
• 6.3.2 化学性质
• 6.4 塘山遗址土的室内实验
• 6.4.1 四种保护材料
• 6.4.2 模拟土样的制备
• 6.4.3 实验步骤
• 6.4.4 实验结果
• 6.4.5 室内实验小结
• 6.5 塘山遗址一号试验区原位保护现场试验
• 6.5.1 现场试验概况
• 6.5.2 现场试验分区及加固材料使用量
• 6.5.3 现场试验方案
• 6.5.4 加固二个月后（2004年12月7日）效果检查
• 6.5.5 加固六个月后（2005年3月30日）效果检查
• 6.5.6 加固九个月后（2005年6月29日）效果检查
• 6.5.7 加固二年后（2006年9月20日）效果检查
• 6.5.8 一号现场试验结论
• 6.6 塘山遗址二号试验区原位保护现场试验
• 6.6.1 现场试验概况
• 6.6.2 现场试验加固材料
• 6.6.3 现场试验分区及加固材料使用量
• 6.6.4 现场试验方案
• 6.6.5 加固二个月后（2007年6月27日）效果检查
• 6.6.6 二号现场试验结论
• 6.7 本章小结
• 参考文献
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 附录 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢