复合型土遗址加固材料及加固土遗址的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种加固材料及利用该加固材料进行加固的方法，具体涉及一种复合 型土遗址加固材料及利用该复合型土遗址加固材料对土遗址进行加固的方法，属于文物保 护材料和方法技术领域。
【背景技术】
[0002] 土遗址是人类活动遗留下来的以土为主要建筑材料的实物遗迹或遗物，蕴含丰富 的历史、文化、科学等信息。然而，由于自然或人为的原因，几乎所有的土遗址文物都不同程 度的、不同表现的损害或破坏。在这些损害和破坏中，因不适宜的温度、湿度、水分和盐分等 因素的协同作用，引起的遗址土颗粒的脱落、土体大块剥蚀剥落等病害最为严重，对土遗址 造成极大破坏，也对土遗址保护工作提出了挑战。因此，土遗址加固材料及其制备和加固就 变得极为迫切需要。
[0003] 土遗址加固方法多种多样，有物理加固法和化学加固法，国内外已有很多文章和 专利报道。
[0004] 物理加固法也叫机械加固法，其借用土木工程或岩土工程中的锚杆锚固或支护的 方法加固，主要是针对出现严重裂缝或即将要滑落的濒危大块土遗址，且这种方法最大缺 点是有碍观瞻，影响土遗址价值最大程度发挥。
[0005] 化学加固法主要是针对小裂隙、遗址表面土颗粒脱落的表面防风化，化学加固材 料国内外报道和专利已有很多，主要分为无机材料、有机材料、有机无机复合材料。其中，
[0006] (1)无机材料包括：氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液和水玻璃等；
[0007] (2)有机材料包括：聚氨酯、聚酯、环氧树脂等反应型加固剂和有机树脂溶液类的 加固剂；
[0008] (3)有机无机复合材料包括：有机硅改性的硅酸钾水基乳液、草酸与氢氧化钡形 成双重沉淀的复合材料等。
[0009] 但是，目前在土遗址表面化学加固材料中，迫切需要解决的关键技术问题是：需要 形成深渗透、适中强度，加固后土体透气性增强的加固材料，促进遗址内部和外部物质和能 量的正常交换，防止加固材料在遗址表面累积，防止加固材料在土遗址表面加固层和未加 固层之间形成硬壳，长时间后会造成遗址表面加固层整体开裂、甚至脱落。
[0010] 对土遗址加固材料的研宄，形成了适用于南方潮湿土遗址、半湿润区和北方干旱 沙土遗址的表面防风化加固材料。
[0011] 关于南方潮湿土遗址加固材料研宄相对较多，如：
[0012] (1)公开日为2015年4月1日，公开号为CN104478479A的中国发明专利，提出了 一种含有纳米氢氧化钙的有机无机复合材料及其制作方法，有机无机复合材料主要由纳米 氢氧化钙、羧基取代聚硅氧烷和交联剂XR-100制成，该加固剂以提高土遗址强度为主要目 的；
[0013] (2)公开日为2012年10月3日，公开号为：CN102703089A的中国发明专利，提出 了一种潮湿环境下土遗址加固保护用有机硅改性复合材料及其制备方法，该加固材料主要 是由正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、硅烷偶联剂、无水乙醇和水组成的改性有机硅材料；
[0014] (3)公开日为2008年12月24日，公开号为：CN101328411A的中国发明专利，提出 了一种液态水硬性土遗址加固材料及加固方法，该加固材料主要由钙源溶液和硅源溶液， 在水中发生水硬性反应生成硅酸钙胶结成分，实现对土遗址加固；
[0015] (4)公开日为2008年10月22日，公开号为：CN101289524A的中国发明专利，提出 了一种有机硅改性丙烯酸微乳液土遗址表层保护材料的制备方法，该加固材料主要由丙烯 酸丁酯、苯乙烯和硅烷偶联剂KH570为基本原料，正戊醇为表面活性剂合成的有机硅改性 丙烯酸酯微乳液，该加固剂影响遗址表面形貌；
[0016] (5)公开日为2008年12月10日，公开号为CN101318831A的中国发明专利，提出 了一种用于高含水量的土遗址保护的固体晶体憎水材料及其制备方法，该材料主要由氯化 镁、高镁矿粉、三氯化铁、复合添加剂、硫酸铝钾、硫酸铜等组成，适用于南方潮湿区土遗址 加固；
[0017] (6)公开日为2007年2月14日、公开号为CN1912316A的中国发明专利和公开日 为2008年10月22日、公开号为CN101289619A的中国发明专利，都介绍了适用于潮湿、高 含水量的湿润地区土遗址保护的加固材料，这些表面加固材料以提高土遗址表面强度为主 要目的。
[0018] 国内外对于适宜我国半湿润区的干燥、半干燥、潮湿环境条件下的黄土遗址保护 防风化加固材料及其制备和加固方法的研宄相对较少。公开日为2013年1月16日，公开 号为CN101935531B的中国发明专利，提出了一种黄土遗址防风化加固剂及其制备和加固 方法，该加固材料以草酸、磷酸的乙醇溶液为CB I加固剂，以氢氧化钡的甲醇溶液为CB II 加固剂，得到了一种适用于半湿润地区的黄土遗址加固材料。
[0019] 关于新疆、宁夏等干旱地区的沙土遗址加固材料及其方法的研宄也有报道。公开 日为1998年3月11日，公开号为CN1175562A的中国发明专利，提出了一种硅酸钾加固材 料及其生产方法，加固材料主要是由模数为3. 8-4的硅酸钾水溶液、固化剂、交联剂及扩散 剂组成。该加固材料是利用渗透作用加固风化砂岩，主要适用于干旱的沙土遗址地区。
[0020] 经实践发现，现有的加固材料渗透深度浅，在加固土遗址后会在遗址表面累积，弓丨 起土遗址内外物质和能量交换不畅，进而引起遗址表面后续开裂、整体脱落等病害。
【发明内容】
[0021] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能增强遗址土体强度、增加 土遗址透气性、在土遗址中有较深的渗透深度和防止土遗址土颗粒脱落的复合型土遗址加 固材料，以及利用该复合型土遗址加固材料对土遗址进行加固的方法。
[0022] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0023] 一种复合型土遗址加固材料，其特征在于，包括AG- I、AG- II和AG- III三种加固 剂，
[0024] 前述AG- I加固剂是以无机化合物氯化钙和氯化铁为主要原料，以乙醇为溶剂， 加热搅拌回流形成的无色或浅黄色的溶液；
[0025] 前述AG- II加固剂是以有机化合物柠檬酸和聚甲基三乙氧基硅烷为主要原料，以 乙醇为溶剂，搅拌形成的无色溶液；
[0026] 前述AG-III加固剂是以无机化合物氢氧化钾为主要原料，以乙醇为溶剂，加热搅 拌回流形成的无色透明的溶液。
[0027] 前述的复合型土遗址加固材料，其特征在于，前述氯化钙、氯化铁、乙醇的用量比 例为 5-15g :0-20g :1000ml。
[0028] 前述的复合型土遗址加固材料，其特征在于，前述氯化钙、氯化铁、乙醇的用量比 例为 15g : IOg :1000ml。
[0029] 前述的复合型土遗址加固材料，其特征在于，前述氯化钙、氯化铁和乙醇在80°C下 搅拌回流形成AG- I加固剂。
[0030] 前述的复合型土遗址加固材料，其特征在于，前述柠檬酸、聚甲基三乙氧基硅烷、 乙醇的用量比例为5-20g :100-200ml :1000ml。
[0031] 前述的复合型土遗址加固材料，其特征在于，前述柠檬酸、聚甲基三乙氧基硅烷、 乙醇的用量比例为20g :100ml :1000ml。
[0032] 前述的复合型土遗址加固材料，其特征在于，前述氢氧化钾、乙醇的用量比例为 5~15g ： 1000ml〇
[0033] 前述的复合型土遗址加固材料，其特征在于，前述氢氧化钾、乙醇的用量比例为 15g : 1000 ml〇
[0034] 前述的复合型土遗址加固材料，其特征在于，前述氢氧化钾和乙醇在80°C下搅拌 回流形成AG-III加固剂。
[0035] 利用前述的复合型土遗址加固材料加固土遗址的方法，其特征在于，包括以下步 骤：
[0036] St印1 :用AG- I加固剂进行滴渗加固，自然干燥2-5天；
[0037] St印2 :用AG- II加固剂进行滴渗加固，自然干燥2-5天；
[0038] Step3 :用AG- III加固剂进行滴渗加固，自然干燥2-5天；
[0039] Step4 :从Stepl到Step3为一个加固周期，重复Stepl至Step3,共加固2-3遍。
[0040] 本发明的有益之处在于：
[0041] (1)本发明的复合型土遗址加固材料：能够在遗址土体中形成难溶于水的碳酸 钙、柠檬酸钙、氧化铁胶结物以及形成以二氧化硅为主的粘土矿物胶结物，从而有效增添了 土颗粒之间的结合力，进而有效防止了土遗址风化病害的发生；
[0042] (2)本发明的复合型土遗址加固材料：适用范