● 摘要
我国珍贵土遗址面积特别巨大,列入世界文化遗产的目录的就有十多处,分别处于干旱、半干旱、半湿润和湿润区,这些土遗址文物带有历史、文化、艺术、科技等多方面的宝贵信息。然而随着岁月地流逝,这些文物正在遭受因物理的、化学的、生物的、人为的等因素变化而带来的开裂、坍塌、风化等,有些已经岌岌可危,有相当数量的一批土遗址状态相当的危急,呈现出残损严重或即将毁灭之势,而这些国宝级文物需要紧急抢救。目前,已有的土遗址保护科研成果和工程化应用主要集中在新疆、宁夏等干旱地区,在江南湿润区也有土遗址加固的专利成果。然而处于半湿润区的陕西关中、河南、山西、河北、山东、苏北、皖北、东北西部等地,从夏、商、周以至明代的各类土遗址星罗棋布,从中华文明的起源和发展脉络讲,应属于我国土遗址最重要的部分。目前,我国尚无半湿润区土遗址的保护成果和工程应用。半湿润区遗址土壤湿度变化幅度大,土壤水分蒸发量大,多数遗址表面疏松,土壤中可溶性盐和微溶性盐含量高等特性决定了该区域的土遗址被风化和盐蚀而导致其原貌的损毁比干旱和潮湿地区更为严重和惊人。半湿润区遗址加固内在规律要求其防风化加固材料必须突破渗透浅,透气性差等关键技术瓶颈。本文根据我国古代流传已久的以Ca(OH)2形成坚硬耐久的CaCO3等现象和土壤对C2O42-,柠檬酸根等微量阴离子的吸附加固作用,通过一系列实验研究,研制出了能形成微量沉淀与吸附双重加固的黄土遗址防风化保护加固剂,能在半湿润区的干燥、半干燥和潮湿三种环境形成聚集态BaC2O4、BaCO3沉淀,对遗址起到抗风化作用。其关键技术指标与已有的成果相比空前提高,强度为加固前的2~10倍以上,渗透深度达25~30 cm,透气性为加固前的1.5倍,加固后遗址原貌未变。
第一章综述了土遗址种类、组成、结构等信息及影响黄土遗址风化的因素和机理。重点分析了黄土遗址的组成和影响黄土遗址风化的各种因素,总结了国内外在黄土遗址保护加固剂的研制方面所做的工作及进展。
第二章主要在讨论土遗址防风化保护材料研制原则以及防风化保护材料筛选应遵循的原则的基础上,通过大量的实验,筛选和研制出了能同时适用于半湿润地区干燥、半干燥和潮湿环境条件下黄土遗址防风化保护剂CB-1和CB-2,二者综合运用。同时,对土遗址的加固工艺进行了优化。
第三章对各种土遗址的加固技术规范从原理、步骤做了简要的概述,并对目前常用的几种土遗址加固材料和自行研制的土遗址防风化保护材料的加固性能做了初步测试和比对,实验结果表明,自行研制的黄土遗址防风化保护剂CB-1和CB-2在半湿润地区干燥、半干燥环境条件下的加固效能优于其它的加固保护材料。
第四章又通过一系列老化实验进一步对黄土遗址防风化保护剂CB-1和CB-2的耐老化性能做了测试,实验结果说明了黄土遗址防风化保护剂CB-1和CB-2的耐老化性能优越,达到了对土遗址保护的要求。
第五章最后对黄土遗址防风化保护剂CB-1和CB-2加固土遗址的机理进行了试探讨。
本文首次对土遗址的分类进行了详细的归类,特别是依据遗址所处的气候条件对土遗址进行的分类,这对土遗址的保护有着重要意义;通过大量的实验研制出了半湿润地区干燥、半干燥环境条件下黄土遗址防风化保护剂CB-1和CB-2,并对加固工艺进行了优化;在此基础上本文第一次提出了利用色差测试来测试土遗址加固前后颜色的变化,这种测试客观、准确、可靠;特别是本文提出的雪融实验,这是把耐水性和耐冻融性能结合起来的性能检测实验,在土遗址保护性能测试方面尚属首次。