本发明属于建筑墙面防护领域，具体涉及一种夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法。
背景技术：
中国古代及近现代建筑多采用夯土、砖、石头和木头建筑而成，大多数古建筑由于年代久远，随着雨水冲刷或者风化的时间延长，许多文物面临严重破坏的风险。比如长城及现存的很多城墙由于城墙砖被破坏仅剩夯土，夯土的承受雨水冲刷和风化的能力远小于城墙砖，所以需要对城墙采取特殊保护手段。随着保护目的的不受，保护手段也有不同。有些文物价值较小的城墙，科学家一般采用包砖修复的方式，但是这种方式改变了城墙外貌。有些文物价值较大的城墙，科学家们希望检测其物质组成，不要求看到城墙的整体外形，可以修建辅助加固装置来保护城墙。有些历史意义较大的城墙，科学家们希望保持其现有的整体外貌形状，以便于人们观看，不在城墙外观上随意搭建辅助建筑或者装饰品。
现有技术中，有采用隔离柜来防止文物遭受环境因素破坏的方法，但是城墙体积大、长度长，不适用隔离柜的方式。也有采用辅助装置来加固夯土城墙的保护方法，使用辅助装置后虽然可以有效减少雨水冲刷和风化对城墙的破坏，也能看到原始城墙的外貌，这对考古工作者检测城墙物质组成大大有利，但是辅助装置是有形的，会影响观看者的视线，现存的许多城墙仅是作为景观供人们回顾历史和观看，如果采用辅助装置加固的话，会影响城墙的整体形状观看。为了保护城墙不受雨水冲刷和风蚀的逐渐破坏，我们需要重新开发一种既不影响城墙整体形状观看，又能保护城墙不受雨水冲刷和风蚀的逐渐破坏的方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，该方法使用液体试剂处理城墙墙体，增加其抗雨水冲刷和风蚀性能，且墙体干燥后，城墙整体外观形态并无变化。
本发明提供的一种夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，包括以下步骤：
步骤一，清理墙体表面浮土和杂物；
步骤二，墙体表面喷洒金属离子螯合剂溶液，并使墙体表面湿润；
步骤三，墙体表面晾干后在墙体表面喷洒糯米水，待墙体表面再次晾干后于墙体表面涂刷保护层；
所述保护层由以下重量份的原料组分制成：熟黏土水100份、油性物质10～20份、乳化剂0.1～0.5份；所述油性物质为植物油或者工业级白油。
优选的，上述夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，所述金属离子螯合剂溶液为酒石酸钾钠、乙二胺四乙酸或者柠檬酸铵。
优选的，上述夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，所述金属离子螯合剂溶液的浓度为0.1～2g/l。
优选的，上述夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，所述乳化剂为山梨酸醇或者月桂酸单甘油酯。
优选的，上述夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，步骤二用金属离子螯合剂溶液润湿墙体表面的次数为1～3次，步骤三是在最后一次晾干的墙体表面喷洒糯米水。
优选的，上述夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，所述熟黏土水按照以下方法制备：将黏土高压灭菌后充分干燥，得到熟黏土，备用；将熟黏土与去离子水按照1:2～5的质量比例混合，搅拌10～20min，静置24h以上，取上层液体作为熟黏土水，备用；下层沉淀物收集并干燥后备用。
优选的，上述夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，还包括以下步骤：在距离城墙0～5m处修斜坡，使地面与城墙表面所述角度为120～150度。
优选的，上述夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，还包括以下步骤，在距离城墙10～15m处设置隔离绿化带。
与现有技术相比，本发明提供的夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法至少具有以下有益效果：
1、鉴于夯土城墙采用的原料是黏土，其中含有大量的钙、铁、镁、铝等金属离子，本发明采用金属离子螯合剂可将土壤中的这些金属离子络合起来，形成性质稳定的螯合物，从分子结构层面增加城墙物质的结构稳定性；由于多数微生物的酶作用需要镁、钙等金属离子的参加，使用螯合剂后，可以抑制酶类作用，减少环境中微生物对夯土城墙表面的破坏。本发明糯米水具有粘性，可使松散的土壤粘接，且糯米水是天然物质制备而成，对环境无污染。本发明保护层具有疏水性和粘性，其不但可以使墙体物质紧密结合，而且可以使雨水在夯土城墙表面停留时间短，可以降低雨水对城墙表面的渗透性破坏。
2、本发明的方法使用液体试剂处理夯土城墙墙体，增加其抗雨水冲刷和风蚀性能，且墙体干燥后，城墙整体外观形态并无变化，可以长时间保存，满足景观观赏需求。
3、模拟试验数据表明：经过不同风雨条件处理后，常规夯土墙的厚度损失量为0.01mm和4.12mm；实验墙1～4的方法处理墙面后，墙面损失量减少至0.003和2.69～2.78mm，说明本发明的方法可以有效防止雨水冲刷对夯土城墙表面造成的损伤。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件操作，未注明的试验材料来源均为市售，由于不涉及发明点，故不对其步骤进行详细描述。
本发明提供了一种夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，包括以下步骤：
步骤一，清理墙体表面浮土和杂物；
步骤二，墙体表面喷洒金属离子螯合剂溶液，并使墙体表面湿润；注意金属离子螯合剂溶液的用量不要太多，使湿润墙体表面颜色与干燥墙体表面颜色不同即可；
步骤三，墙体表面晾干后在墙体表面喷洒糯米水，待墙体表面再次晾干后于墙体表面涂刷保护层；
糯米水的制备方法如下：将糯米与水按照10:200～300的质量比例混合，煮沸20～40min，过滤掉米粒，收集的滤液为糯米水。糯米水是天然无害的粘接剂，没有添加合成物质或者其他聚合物。
所述保护层由以下重量份的原料组分制成：熟黏土水100份、油性物质10～20份、乳化剂0.1～0.5份；所述油性物质为植物油或者工业级白油；这两种物质均不溶于水，润滑性好，对人体无毒，且工业白油还具有耐光性，其作为保护层，具有疏水性和粘性，其不但可以使墙体物质紧密结合，而且可以使雨水在夯土城墙表面停留时间短，可以降低雨水对城墙表面的渗透性破坏。
需要说明给的是，熟黏土水的颜色与夯土颜色相近，可以修复乳白色糯米水造成的墙体表面颜色变淡的情况。优选的，熟黏土应采用与夯土颜色相近的黏土制备，颜色修复效果更佳。
本发明的夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法包括以下实施例。
实施例1
一种夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，包括以下步骤：
步骤一，用毛刷清理墙体表面浮土和杂物；
步骤二，墙体表面喷洒金属离子螯合剂溶液，并使墙体表面湿润；所述金属离子螯合剂溶液为2g/l的酒石酸钾钠溶液；
步骤三，墙体表面晾干后在墙体表面喷洒糯米水，待墙体表面再次晾干后于墙体表面涂刷保护层；
糯米水的制备方法如下：将糯米与水按照10:300的质量比例混合，煮沸30min，过滤掉米粒，收集的滤液为糯米水。
所述保护层由以下重量份的原料组分制成：熟黏土水100份、油性物质10份、乳化剂0.1份；所述油性物质为工业级白油，所述乳化剂为山梨酸醇。山梨酸醇既能作为乳化剂，也可以参与螯合反应。按照保护层的配方称取各组分，用均质仪均质后得到保护层溶液，将保护层溶液涂刷于墙体表面即可。
所述熟黏土水按照以下方法制备：将黏土高压灭菌后充分干燥至水分含量≤5％，得到熟黏土，备用；将熟黏土与去离子水按照1:5的质量比例混合，搅拌10min，静置24h，取上层液体作为熟黏土水，备用；下层沉淀物收集并干燥后可用于填平砖缝。
实施例2
一种夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，包括以下步骤：
步骤一，用毛刷清理墙体表面浮土和杂物；
步骤二，墙体表面喷洒金属离子螯合剂溶液，并使墙体表面湿润；所述金属离子螯合剂溶液为0.1g/l的乙二胺四乙酸溶液；
步骤三，步骤二用金属离子螯合剂溶液润湿墙体表面的次数为2次，步骤三是在最后一次晾干的墙体表面喷洒糯米水，待墙体表面再次晾干后于墙体表面涂刷保护层；
糯米水的制备方法如下：将糯米与水按照10:250的质量比例混合，煮沸20min，过滤掉米粒，收集的滤液为糯米水。
所述保护层由以下重量份的原料组分制成：熟黏土水100份、油性物质20份、乳化剂0.5份；所述油性物质为工业级白油，所述乳化剂为月桂酸单甘油酯。月桂酸单甘油酯既具有乳化作用，也具有杀菌作用。按照保护层的配方称取各组分，用均质仪均质后得到保护层溶液，将保护层溶液涂刷于墙体表面即可。
所述熟黏土水按照以下方法制备：将黏土高压灭菌后充分干燥至水分含量≤5％，得到熟黏土，备用；将熟黏土与去离子水按照1:3的质量比例混合，搅拌20min，静置36h，取上层液体作为熟黏土水，备用；下层沉淀物收集并干燥后可用于填平砖缝。
实施例3
一种夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，包括以下步骤：
步骤一，用毛刷清理墙体表面浮土和杂物；
步骤二，墙体表面喷洒金属离子螯合剂溶液，并使墙体表面湿润；所述金属离子螯合剂溶液为1g/l的柠檬酸铵溶液；
步骤三，步骤二用金属离子螯合剂溶液润湿墙体表面的次数为3次，步骤三是在最后一次晾干的墙体表面喷洒糯米水，待墙体表面再次晾干后于墙体表面涂刷保护层；
糯米水的制备方法如下：将糯米与水按照10:200的质量比例混合，煮沸40min，过滤掉米粒，收集的滤液为糯米水；
所述保护层由以下重量份的原料组分制成：熟黏土水100份、油性物质15份、乳化剂0.2份；所述油性物质为植物油，植物油为大豆油、玉米油或者棉籽油；所述乳化剂为山梨酸醇。按照保护层的配方称取各组分，用均质仪均质后得到保护层溶液，将保护层溶液涂刷于墙体表面即可。
所述熟黏土水按照以下方法制备：将黏土高压灭菌后充分干燥至水分含量≤5％，得到熟黏土，备用；将熟黏土与去离子水按照1:2的质量比例混合，搅拌15min，静置24h，取上层液体作为熟黏土水，备用；下层沉淀物收集并干燥后可用于填平砖缝。
实施例4
一种夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，与实施例1的方法基本相同，还包括以下步骤：在距离城墙0～5m处修斜坡，使地面与城墙表面所述角度为120～150度，斜坡采用铺砖、不锈钢材或者水泥铺设斜坡的作用是加速城墙表面落水的导流，将其导入隔离带中，又能为隔离带中植物提供水分。
实施例5
一种夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，与实施例1的方法基本相同，还包括以下步骤，在距离城墙10～15m处设置隔离带，比如种树或者种草，隔离带可以挡掉一部分风蚀作用。
对照组1
一种夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，包括以下步骤：
步骤一，用毛刷清理墙体表面浮土和杂物；
步骤二，在墙体表面喷洒糯米水，待墙体表面再次晾干后于墙体表面涂刷保护层；
糯米水、保护层、熟黏土水的制备方法同实施例1。
对照组2
一种夯土城墙表面防止雨水冲刷及风化的保护方法，包括以下步骤：
步骤一，用毛刷清理墙体表面浮土和杂物；
步骤二，墙体表面喷洒金属离子螯合剂溶液，并使墙体表面湿润；所述金属离子螯合剂溶液为2g/l的酒石酸钾钠溶液。
为了验证本发明的效果，我们进行了模拟实验：
1、实验墙的准备：按照常规夯土墙的修筑方法制备出长1m、高1m、宽30cm的实验墙，编号为1；分别采用实施例1～3以及对照组1～2的方法处理实验墙1的墙体表面，分别对应获得实验墙2～6。
2、材料测试项目：
模拟不同强度风雨条件处理实验墙，风雨条件处理1h，然后使墙面完全干燥后，测量风雨条件处理后的墙体厚度损失量，实验结果如表1所示。
表1不同实验墙、不同处理条件的墙体厚度损失量(mm)
从表1的结果可以看出，经过不同风雨条件处理后，常规夯土墙的厚度损失量为0.01mm和4.12mm；实验墙1～4的方法处理墙面后，墙面损失量减少至0.003和2.69～2.78mm，说明本发明的方法可以有效防止雨水冲刷对夯土城墙表面造成的损伤。
需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。