[發明專利]石材和石質文物加固劑加固效果的檢測方法及裝置

無效

• 申請號: 201110345014.3
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102617111A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 劉強;張秉堅
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: C04B30/00
• 分類號: C04B30/00;C04B41/61;G01N1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及石材和石質文物保護領域，提供了一種劣化巖石仿制品的制備方法及利用該仿制品檢測石材或石質文物加固劑效果的方法及裝置。

背景技術

大型石雕、石刻和紀念碑等石構件以及眾多的石質古跡等是國家和民族的一類重要的文化遺產，具有很高的歷史、藝術和科學價值，但它們大多數暴露在自然界的風化環境中，由于它們主要由低抗侵蝕能力的礦物組成，風化腐蝕嚴重。如果不對其采取有效的保護措施，它們所承載的文化信息就會消失殆盡。雖然，最根本的措施是控制外界環境，但是環境中的影響因素不可能一下子完全去除，也不可能將那些易遭侵蝕的石質古跡和建筑都轉移到沒有外界影響的地方去，因此，不得不對一些瀕危的石材表面進行必要的保護性處理。

目前，主要的保護手段是使用有機或無機保護材料對石材進行保護處理。這些保護材料按功能效果分，可以分為表面防護和加固材料兩大類，其中表面防護效果可以利用耐酸性、耐污性、憎水性等指標直接表征，十分方便進行考察，加固保護雖然可以用抗凍融試驗或抗鹽結晶破壞等試驗來表征，但測試循環周期長，不易快速得到結果；而且加固后，石材強度的直接變化也難以測量，即使通過檢測樣品的機械強度等來表示，由于石材本身的強度即較高，所以測量值誤差較大。

更為迫切的是在實際環境中，已劣化比較嚴重的石質文物表面酥化、起甲、掉粉，幾乎稍觸即碎，輕撫即落，本身的抗壓強度很低，這種文物急待加固保護，其緊迫程度甚至甚于表面防護，對這種劣化巖石的風化機理深入研究亦有助于保護方法的開發和提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種劣化巖石仿制品的制備方法及利用該仿制品檢測石材或石質文物加固劑效果的方法及裝置。。

為了達到上述目的，本發明采取下列措施：

(1)裝置模具清洗干凈，干燥待用。

(2)按一定比例，準確稱取75g的CaCO₃顆粒(100目過篩)和75g?CaCO₃粉末(1000目過篩)，混合均勻后，加入15mL的水，繼續充分混合。

(3)移入模具中壓實，每次擊50次，壓實后將樣品自模具中取出，自然干燥7天后，即得劣化巖石的仿制品。

(4)將加固劑表面滴加或噴涂在巖石仿制品的表面，充分滲透后，干燥。測量其抗壓強度、表面強度或耐水浸泡時間。

(5)或在劣化巖石仿制品制備時，用加固劑替代水直接與CaCO₃混合，制得樣品后，測量其抗壓強度、表面強度或耐水浸泡時間。

(6)測得的加固處理樣品的抗壓強度、表面強度或耐水浸泡時間，與未加固處理的仿制品空白樣進行比較，即定量表征了加固劑的加固效果。

本發明的優點：1)原料易得；2)價格低廉；3)操作簡單；4)結果直觀；5)應用廣泛，無論是加固后石材強度改變較大的、或改變較小的加固劑都可以使用該法進行表征。

本發明用粉末碳酸鈣和顆粒碳酸鈣仿制了較為類似的劣化巖石樣品。仿制的樣品在干燥完全的情況下也有一定的抗壓強度，但是并不大，用各種保護材料處理后，其前后強度的變化可以直接簡單地用相關儀器進行測量，極大地方便了石材和石質文物保護材料的加固效果的表征。

本發明的關鍵是確定最佳的劣化巖石仿制品的制備條件，該制備過程外力作用下，混合料的四個相(空氣、水、碳酸鈣顆粒、碳酸鈣粉末)重新組合的過程，即碳酸鈣在壓實能量作用下，碳酸鈣粉末與水的混合漿液包裹的碳酸鈣顆粒克服顆粒間阻力，產生位移，填充到顆粒間的空隙里，顆粒重新排列，排走空氣占有的空間，使樣品中的孔隙率減小，密實度增加。顯然，同一原料制備的樣品，單位體積中顆粒和粉末CaCO₃的總質量(即干密度)越大，孔隙率越小，樣品越密實，強度也越大。其中樣品的干密度ρd的計算式為：

為了使仿制樣品強度最佳，即壓實效果最好，需要確定最佳的顆粒粉末比、加水量及干燥時間等因素的影響。各因素的影響為：

(1)顆粒粉末比例的影響。

為了確定仿制樣品所需要的最佳顆粒粉末比例，加水量固定為12.5mL，變化顆粒粉末比，按照“本發明中所述措施”的方法制備了不同的顆粒粉末比例的仿制樣品，一周后，測量其抗壓強度的改變。樣品的抗壓強度及其碳酸鈣顆粒和粉末的比例如表1所示，可以得出，當碳酸鈣顆粒和粉末的量較一致時，仿制樣品能夠較好地壓實成型，且抗壓強度亦較高。

(2)加水量的影響