一种适用于古三合土配方解密的“酸泡分离法”的制作方法

本发明涉及传统三合土材料的考古研究领域，具体涉及一种适用于古三合土配方解密的“酸泡分离法”。

背景技术：

众所周知，三合土是由石灰、土、砂三种原料搭配而成的一种传统建筑材料，广泛运用于城建、军事、水利、墓葬和民居等重要场所。

传统三合土属气硬性胶凝材料，必须在空气中养护才能固化。原料中的石灰起胶结作用，一般由熟石灰（ca(oh)2）或生石灰（cao）引入，石灰与空气中的co2逐步反应生成碳酸钙而使材料固结起来。只要能与空气接触、且养护时间足够长，配料中的石灰最终必然都会与空气中的co2逐步反应生成碳酸钙（caco3），化学反应极为简单：

cao+h2o→ca(oh)2+∆q

ca(oh)2+co2=caco3+h2o。

也就是说，三合土的固化原理非常简单，它的固化过程纯粹就是碳酸钙的形成过程。在三合土的固化过程中除了石灰与空气中的二氧化碳产生化学反应之外，三合土中的石灰、土、砂三种原料之间不会发生其它化学反应，土和砂自身也不会发生化学变化。最终结果是土与砂被碳酸钙胶结起来后形成了碳酸钙、砂与土的混合体（俗称三合土），土与砂只是相对均匀地被分散在所形成的三合土块体之中。若能将土与砂从中原封不动地分离出来，就可实现古三合土原料与配方的溯源。可是优质的古三合土异常坚硬，若采用简单的破碎手段不仅无法将土和砂分离出来，甚至会把样品中的砂粒弄碎。如何解决这一问题呢。经过反复的探索与试验，本发明提出的三合土“酸泡分离法”可以巧妙地解决这一难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于古三合土配方解密的“酸泡分离法”。该发明利用三合土材料的固化原理，是一种可在不破坏原料性状前提下进行配方与原料溯源的科学研究手段。

酸泡分离法原理：碳酸钙属碱性物质，遇强酸后立刻就会释放出二氧化碳，并逐步瓦解。对古三合土而言，将其中起胶结作用的碳酸钙组份“酸解”后，就可将原本坚硬的三合土块分散开，只要酸的浓度与数量足够，就可轻而易举地将砂和土分离出来。

一种适用于古三合土配方解密的“酸泡分离法”，包括以下步骤：

1）先将大块样品粗略捣碎、烘干，称出m（约500g)克样品放入耐酸容器；

2）倒入过量稀盐酸，适度搅拌，使碳酸钙全部分解，盐酸的加入量以样品中气泡全无、样品全部分散开来为止；

3）钙去除：反复加水、漂洗、沉淀去除上层清液，直至上层溶液呈中性；

4）土分离：将粘土搅浑并多次漂洗，把上层浑浊液全部移入另一容器以与砂子分离；将浑浊液再次沉淀后得到的粘土取出、烘干、称重，即可得到土的数量，记为m土；

5）砂获取：将步骤4）的砂子沉淀后取出、烘干，即可得到样品中砂子的总数量，记为m砂；

6）砂分级：选取孔径5目、8目、10目、20目、40目、60目、100目的7个标准筛，将步骤5）的砂子进行筛分，进一步分析砂子的粗细程度（颗粒级配）；

7）钙测算：最后可以算出样品中caco3的数量：mcaco3=m-m土-m砂；

8）钙换算：步骤7）算出的样品中的碳酸钙数量，可根据化学式换算出配料中熟石灰或生石灰的数量mca(oh)2、mcao；

9）配料比：得到mca(oh)2、m土与m砂，就可换算出石灰:砂:土之比例。

备注：mcaco3－样品中caco3的质量，g；

m－样品总质量，g；

m砂－样品中砂的质量，g；

m土－样品中土的质量，g；

mca(oh)2－样品中熟石灰的质量，g；

mcao－样品中生石灰的质量，g。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

本发明充分利用传统三合土不耐酸特性，再通过计量、酸泡、分离、筛分、换算等方式，即可实现古三合土的配方与原料的溯源，该方法简单易学，是一种可在不破坏原料性状前提下进行配方与原料溯源的科学研究手段。

附图说明

图1是酸泡分解法实验图例；

图2是砂子筛分结果图例。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

一种适用于古三合土配方解密的“酸泡分离法”，具体步骤为：

1）先将大块样品粗略捣碎、烘干，称出m（约500g)克样品放入耐酸容器；

2）倒入过量稀盐酸，适度搅拌，使碳酸钙全部分解，盐酸的加入量以样品中气泡全无、样品全部分散开来为止；

3）钙去除：反复加水、漂洗、沉淀去除上层清液，直至上层溶液呈中性；

4）土分离：将粘土搅浑并多次漂洗，把上层浑浊液全部移入另一容器以与砂子分离；将浑浊液再次沉淀后得到的粘土取出、烘干、称重，即可得到土的数量，记为m土；

5）砂获取：将步骤4）的砂子沉淀后取出、烘干，即可得到样品中砂子的总数量，记为m砂；

6）砂分级：选取孔径5目、8目、10目、20目、40目、60目、100目的7个标准筛，将步骤5）的砂子进行筛分，进一步分析砂子的粗细程度（颗粒级配）；

7）钙测算：最后可以算出样品中caco3的数量：mcaco3=m-m土-m砂；

8）钙换算：步骤7）算出的样品中的碳酸钙数量，可根据化学式换算出配料中熟石灰或生石灰的数量mca(oh)2、mcao；

9）配料比：得到mca(oh)2、m土与m砂，就可换算出石灰:砂:土之比例。

备注：mcaco3－样品中caco3的质量，g；

m－样品总质量，g；

m砂－样品中砂的质量，g；

m土－样品中土的质量，g；

mca(oh)2－样品中熟石灰的质量，g；

mcao－样品中生石灰的质量，g。

为进一步说明与验证“酸泡分离法”的实用性，本实施例选取了福建的闽江口长门炮台、宁德屏南谢氏老宅地面、宁德霍童钱氏古宅水井周围墙体三个不同类型的古三合土作为实验对象，实验过程参见图1、图2，实验分析结果见表1、表2与表3。

表1各种三合土样品酸泡分离出原料数量（g）

表2各种三合土样品酸泡分离出的原料所占百分比（%）

表3各种三合土样品酸泡分离出的砂子级配表（%）

由于目前无法精确判断三合土的原始胶接物质是生石灰（cao）或熟石灰（ca(oh)2），因而根据caco3、cao、ca(oh)2的相对分子质量以及相关化学反应方程式，推算出原始配料中生石灰或者熟石灰的用量，从而得出三合土样品的原料配比。如表2所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。