一种加固土体墨迹标语防止字迹脱落的方法及其应用与流程

本发明属于文物保护技术领域，具体涉及一种加固土体墨迹标语防止字迹脱落的方法及其应用。

背景技术：

标语在影响社会舆论和文化传播中，对人们的社会行为起着不可忽视的导向作用，并在一定程度上反映了社会经济制度的本质和社会的文明程度，标语文化的形成、发展及功能的发挥，有着深厚的文化渊源和深刻的历史背景。很多发动性标语采用墨汁书写在土墙上，随着时间的推移，因长期暴露于外部环境中，导致土体标语褪色、模糊等病害，使标语字迹难以辨认，因此对此类墨迹标语字迹的保护尤为重要。

墨汁是一种黑色液体，其颜料主要是炭黑，有时也直接加人少量的黑染料，可以用虫胶、明胶、聚乙烯醇、甲基硅油、甘油等做粘合剂。墨汁中碳单质性质稳定，易受外界环境腐蚀，而常用的胶结材料主要为从动植物中提取的有机物，在外界环境的作用下容易发生降解。墨汁中的主要成分碳黑具有对紫外线和红外线的强烈吸收性，由于标语长期处于外界暴露环境中，外界环境使粘合剂发生降解，从而墨汁书写标语字迹发生淡色、褪色的现象。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种加固土体墨迹标语防止字迹脱落的方法，采用复合型封护材料加固的土体表面进行基体加固，并形成封护层；本发明设计合理、实现方便且使用效果好，能够对土基体书写的标语进行加固与封护，实现土基体书写的标语的简便、有效保护。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案由下述步骤组成：

步骤一：将墨迹标语字迹表层污垢去除后，在该部位均匀喷洒含磷酸、二水合草酸和正硅酸乙酯的乙醇溶液，自然风干后，均匀喷洒含八水合氢氧化钡的甲醇溶液，自然风干，重复上述操作4-7次；

步骤二：将乙醇与十二烷基三甲基硅烷溶液混合均匀后，将混合溶液均匀喷洒在步骤一处理后的部位，自然风干。

所述步骤一中乙醇溶液中磷酸浓度为11～17g/l，二水合草酸浓度为3～9g/l，正硅酸乙酯浓度为1～5g/l，甲醇溶液中八水合氢氧化钡的浓度为11～19g/l。

所述步骤一中自然风干为2-3天。

所述步骤一中喷洒为每100cm²喷洒30～150ml，优选每100cm²喷洒50～70ml。

所述步骤二中十二烷基三甲基硅烷占混合溶液体积比为5％-15％。

所述步骤二中喷洒为每100cm²喷洒50～200ml，优选每100cm²喷洒70～90ml。

所述步骤二中自然风干为2-4天。

一种加固土体墨迹标语防止字迹脱落方法的应用，将该方法应用于土基体书写的标语进行加固与封护。

本发明的有益效果如下：

采用本发明方法对户外土体墨迹标语进行加固，表面的十二烷基三甲基硅烷能够在字迹表面形成一层封护膜，能够有效防止外界气候、人为原因带来的影响。

采用本发明方法对户外土体墨迹标语进行加固，兼具加固功能，能够增加土体颗粒之间的密实度，生成的磷酸钡草酸钡、碳酸钡微量沉淀能够填补土体颗粒之间的空隙，显著提高土体的力学性能，而且不会影响土基体的透气性，同时土体的抗水性能增强，减少了外部天气原因给字迹带来的影响。

附图说明

图1是不同浓度加固剂加固后的样品和未加固样品土样xrd物相分析；其中a1、a2、a3分别为实施例1、2、3，blank为空白组。

图2是采用实施例方法加固前后麦秸纤维扫描电镜图；其中b、c、d分别为实施例1、2、3加固样品，a为未加固样品。

图3是采用实施例方法加固前后土体显微扫描电镜土体；其中b、c、d分别为实施例1、2、3加固样品，a为未加固样品。

图4是留坝墨迹标语采用实施例方法加固效果图；其中a、b、c分别为实施例1、2、3加固样品，d为未加固样品。

具体实施方法

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。

为了证明本发明的有益效果，发明人进行了大量的实验室研究试验，具体试验方法如下：

实施例1

步骤一：将墨迹标语字迹表层污垢去除后，在该部位均匀喷洒含11g/l磷酸、3g/l二水合草酸和1g/l正硅酸乙酯的乙醇溶液，自然风干2天后，均匀喷洒溶液含15g/l八水合氢氧化钡的甲醇溶液，自然风干2天，重复上述操作4次；

步骤二：将乙醇与十二烷基三甲基硅烷溶液混合均匀，其中十二烷基三甲基硅烷溶液占混合溶液体积比5％，将混合溶液均匀喷洒在步骤一处理后的部位，自然风干2天，得到加固后样品。

实施例2

步骤一：将墨迹标语字迹表层污垢去除后，在该部位均匀喷洒含14g/l磷酸、6g/l二水合草酸和3g/l正硅酸乙酯的乙醇溶液，自然风干2天后，均匀喷洒溶液含15g/l八水合氢氧化钡的甲醇溶液，自然风干2天，重复上述操作5次；

步骤二：将乙醇与十二烷基三甲基硅烷溶液混合均匀，其中十二烷基三甲基硅烷溶液占混合溶液体积比10％，将混合溶液均匀喷洒在步骤一处理后的部位，自然风干3天，得到加固后样品。

实施例3

步骤一：将墨迹标语字迹表层污垢去除后，在该部位均匀喷洒含17g/l磷酸、9g/l二水合草酸和5g/l正硅酸乙酯的乙醇溶液，自然风干3天后，均匀喷洒溶液含19g/l八水合氢氧化钡的甲醇溶液，自然风干3天，重复上述操作7次；

步骤二：将乙醇与十二烷基三甲基硅烷溶液混合均匀，其中十二烷基三甲基硅烷溶液占混合溶液体积比15％，将混合溶液均匀喷洒在步骤一处理后的部位，自然风干3天，得到加固后样品。

将实施例1、2、3得到的加固后样品编号a1、a2、a3，进行以下实验。

1.机械性能实验

对于加固剂加固强度性能采取qt-1136pc伺服万能材料试验机测量土样发生断裂时的压力，并通过计算得出土样的抗压强度来评测。

抗压强度计算公式为：

p＝10-2f/s

式中：p—抗压强度(mpa)；

f—屈服力总值(n)；

s—试样面积(cm²)；

对不同浓度加固样品和未加固样品在经过老化后的各个机械性能测试结果进行对比分析，结果如表1所示：

表1不同浓度加固试样与未加固试样抗压性能评价

在表1中通过已加固和未加固样品的抗压强度可知，可知不同浓度加固模拟样品土体比未加固样品土体的抗压强度增大，其中a3浓度加固后强度最大，a2、a1次之，空白试样强度最低，这说明在对墨汁加固后，土体自身的力学性能并没有遭到加固剂的破坏，反而对土体本身具有加固保护作用，浓度越高加固情况越显著，这是因为土壤中含有硅铝酸盐阳离子与磷酸质子交换，在土体的表面形成质子化的硅铝酸盐，磷酸根通过静电作用被吸附于土壤表面，再经过氢氧化钡作用，质子被钡离子取代，原位形成不溶性磷酸-硅铝酸钡，填充于土壤间隙界面间，其较强的化学稳定性，使土壤颗粒之间的强度增加，从而使加固后的土体具有较好的抗压能力，延长土体在外界环境中的寿命。

2.x射线衍射分析(xrd)

将不同浓度加固试样和未加固试样土体用研钵制成粉末状，用盖玻片将粉末压入样品槽中，进行测试，观察土体的物相组成(40kv/20ma，扫描范围2θ＝5-80°，最小范围2θ＝0.020°，扫描速度2θ/s＝0.020)。取不同浓度加固剂加固后的样品和未加固样品土样进行x衍射物相分析测试，结果见如图4。

由图1可以看出，经过不同浓度加固剂加固过后土体和未加固的土体x衍射分析，选取的几种加固剂材料对土体的晶相没有大的改变，只有部分峰值发生了极小的变化，说明加固后对土体物相没有大的改变，符合土遗址保护“最小介入原则”。

3.微观形貌分析(sem)

扫描电镜观察分析(sem)。可被用来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射，它可以被用来观察加固后土体的表面形态。取少量样品，将其用导电胶黏贴固定在铜制样品台上，进行喷金(15毫安电流，喷金90s)，在10kv加速电压和wd(8.0mm)下，观察未加固试样和已加固试样麦秸放大约500倍土体放大500倍的表面形貌。

稻草纤维如同一张“拉力网”，桥接了土颗粒的各部分，使之与基体共同受力，从而使土体的力学性能增加，优化土体结构，增加了土颗粒之间的粘结力，提高了土体强度。从图2可以看出来，未加固的土体稻草和加固后的稻草纤维表面几乎没有变化，说明cb加固剂对稻草的蜡质层没有腐蚀，从而不会对稻草纤维的结构产生影响，进而不会对土体的力学性能产生破坏。

从微观的角度观察来看，使用cb加固剂后，土体颗粒之间变得更加紧密，而未加固试样较为酥松，这是因为磷酸钡、草酸钡、碳酸钡微量沉淀，对土体的微观结构与空隙起到加固作用，不会随着时间发生渐进式崩解，对标语长久的保存具有重要意义。

4.人工加速老化试验。

本实验采用紫外照射，冻融循环两种老化方法：

紫外光照老化：在实验温度为25.0℃，紫外灯功率60w，垂直照射距离5cm，紫外照射未加固和已加固样一个月；

冻融循环：将制好的模拟样品放于pt-2033c型冻融试验机，进行冻融老化。调节最低温度-40℃，最高温度40℃，设定12小时一次循环，15天后取出。

4.1色差。

对老化后的墨汁字迹进行色差测试，为了便于对颜色的量度，根据色度学理论可知，任何光的颜色都可以用刺激值来表示[6]。根据国标gb/t3979-2008运用vs450台式分光光度计测定墨迹处理前后色差变化。采用全自动测色色差计测试并记录墨迹处理前l*、a*、b*数据，测其处理后的l*、a*、b*数据以及色差δe，国标中规定△e值越大说明颜色改变越大，反之则说明颜色改变越小[7]。

在对不同浓度已加固样品和未加固样品的同一位置在紫外老化、冻融循环前后的墨汁色差进行了测试。结果见表，△e数值越小表示颜色的变化越小，反之则表示颜色变化越大。表2既是△e的评价标准。

表2δe评价标准

表3不同浓度已加固试样和未加固试样老化后前后色差值

由色差值可以看出来，涂有墨汁的的土体在不浓度加固剂加固下在同等条件的紫外老化、冻融老化色差值均小于3，而未加固土体经过紫外和冻融后色差值发生了较大的变化，说明了经过加固过后的字迹更加耐光照，耐气候变化带来的影响，不容易发生褪色。

4.2附着力分析。

标语附着力主要是反应标语字体与加固剂之间粘接在一起的牢固程度，而加固剂加固性能好坏评定的重要指标之一便是附着力的大小。本实验参照gb/t9286-1998《色漆和清漆——漆膜的划格试验》对加固模拟样品表面彩绘附着力进行了强度测试。附着力可分为0级～5级，如图所示，其中0级最好，5级最差。

表4附着力等级示意图

注：0级最好；5级最差

表5不同浓度加固与未加固样品老化前后附着力

由表5可知在紫外老化和冻融循环老化条件下可以看到不同浓度的cb加固试剂提高了墨迹与土体之间的附着力，在1级到3级之间，未加固试样的附着力维持在4级到5级之间，未加固试样的附着力与加固试样产生了明显的差异。

5.接触角

接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。采用oca20型视频光学接触角测定仪(dataphysics公司生产)。接触角与浸润程度的对应如下表。

表5浸润程度

如图4所示，图d中未加固试样水滴已经完全亲润，而加固后的试样浸润角大于90°，在130°以上，较未加固前有非常大的提升，在不同浓度十二烷基三甲基硅烷加固试样的对比中，可以发现，不同浓度加固后的接触角相差不大。

6.透气性

对于加固材料的透气性评价标准是以相同间隔内透过加固土样散发的水蒸气质量进行考量的，具体的实验方法如下：

(1)在规格相同的250ml的试剂瓶内放入200g的蒸馏水，将加固好的试样放在瓶口，且周围用凡士林密封，用天平称量试剂瓶、蒸馏水、试样的整体质量。

(2)称完质量后将试剂瓶整体放在干燥器中，瓶内的水蒸汽通过加固试样散发到外界环境中，造成整体质量的改变，每隔一定时间称量一次试剂瓶的质量并记录。称取其质量损失来表征透气性能的好坏。

不同浓度组分二加固剂，表面封护后透气性

由表可知，在经过三十天的透水性测试以后，试剂瓶中的水都有挥发，表明在经过加固封护以后，土体具有透气性，不会对原有遗址造成破坏。