[發明專利]一種修復保護石質文物的水硬性蠣灰

有效

• 申請號: 201410128504.1
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103880303A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 李黎;趙林毅
• 申請（專利權）人: 李黎
• 主分類號: C04B2/10
• 分類號: C04B2/10;C04B28/12
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 劉繼春

技術領域

本發明涉及一種加固修復石質遺址的材料，具體說是一種修復保護石質文物的水硬性蠣灰。?

背景技術

我國的磚石質文物分布廣泛，種類豐富，如長城、墓葬、石窟、巖畫、石雕、磚等。作為極其脆弱的一類文物實體，承載著大量珍貴的歷史信息，蘊藏著我國歷代政治、經濟、藝術、建筑、科技諸方面極為重要的形象資料，是我國古代文明的實物標本，是民族文化傳承的物質載體，具有民族團結和文化認同的感召力和凝聚力，也是我國優質國有資產和當代極其珍貴的文化旅游資源。

受自然環境諸多因素的影響，長城、石窟、石雕、摩崖造像等磚石產生嚴重風化、疏松、片狀剝落等病害，對文物造成很大的破壞，有些甚至是毀滅性的。尋找磚石質文物的修復材料一直是各國文物保護工作者研究的課題。

二十世紀初，在歐洲和美洲一些發達國家，曾經選用水泥硅酸鹽類的材料修補石質文物，但過了一段時間后發現水泥固結體容易從石質文物本體石材上產生剝落，其主要的原因是硅酸鹽水泥材料水化速率快，固結體強度增長也很快，且固結體強度遠大于表層已經風化的文物本體石材。同時水泥固結體密度大、孔隙率小、透水及透氣性差，導致水泥固結體與石質文物本體兼容性差，兩者不能很好的結合，很容易使修復石質文物的水泥固結體從文物本體上剝落。另外，由于水泥固化過程中析出的可溶鹽隨環境溫、濕度反復變化，導致可溶鹽反復結晶膨脹、溶解收縮，進而引起石質文物風化、酥堿。后來卻發現過去已經應用的水硬石灰修復的石質文物，不但水硬石灰固結體與文物石材結合非常牢固，而且保護效固也很好。

為什么水硬石灰對石質文物有如此好的修復加固效果，這是由于水硬石灰中有兩種主要的化學組分，一種氣硬性膠凝材料生石灰氧化鈣CaO，另一類是水硬性膠凝材料是β硅酸鈣β-CaSiO₃和硅鋁酸鈣Ca₂Al₂Si₂O₈。氧化鈣CaO在大氣中的水和二氧化碳作用下緩慢碳化形成多孔隙的碳酸鈣，這種多孔隙的碳酸鈣不但有很好的透水、透氣性，適宜的強度，而且也有與石質文物本體很好的兼容性及良好的耐候性。而且，隨著時間的推移，氧化鈣CaO碳化量不斷增加，固結體的強度也不斷增長，文物修復專家稱這個緩慢過程為“水硬石灰的自我修復”過程，正因為這一緩慢的自我修復過程，使得水硬性石灰固結體與表層已經風化的文物石材很好兼容、牢固結合。但是，氧化鈣的緩慢碳化過程也會產生一個缺陷，因其碳化緩慢使水硬石灰固結體在修復初期達不到一定強度而收縮變形。但是，水硬石灰中的水硬性組分β-硅酸鈣或鋁硅酸鈣水化過程很快，也就是強度增長很快，可彌補氧化鈣因碳化緩慢而強度增長緩慢的缺陷。因此，水硬性石灰是一種很好的修復加固石質文物的膠凝材料。

蠣灰是中國江浙一帶古建筑中應用非常廣泛的一種石灰材料，在我國使用蠣灰的歷史非常悠久，如《左傳》所述：成公二年（公元前653年）：“八月，宋文公卒，始厚葬，用蜃灰”，在《左傳注疏》還記載“燒蛤為灰，亦灰之類”。這說明在我國春秋戰國時期就將蠣灰用于墓葬的吸水防潮。

蠣灰是用蛤貝殼做原料在窯爐中燒制而成，蛤貝殼中約含90%左右的碳酸鈣CaCO₃、10%左右的石英SiO₂，當焙燒的溫度在800℃左右時，只能生成氣硬性的膠凝材料氧化鈣CaO，是一種傳統的石灰材料。在中國古代，是在地面上建造燒蠣灰的窯（當地叫蠣房），從下往上依次鋪上薪炭、蛤貝殼、煤餅（由煤炭和泥混合制成），然后點火煅燒。這種燒制蠣灰的窯溫在800℃左右，燒成的蠣灰中主要是氧化鈣CaO和一些沒有燒透的碳酸鈣CaCO₃。如近年我們從浙江衢州購買的、做巖土文物修復研究的蠣灰經分析含氫氧化鈣Ca(OH)_2?63.4%，因窯溫低而未燒透方解石CaCO₃24.8%、石英SiO₂9.2%；這是一種純度低的熟石灰，也說明燒制這種蠣灰的窯溫在800℃之下，現在，江浙一帶還用這種方法燒制用于古建筑維修的蠣灰。

過去，蠣灰只作為一般的石灰材料用于古建筑維修，但是，最近我們研究發現了它的新用途，即本發明要提供的一種修復保護石質文物的水硬性蠣灰，用其作為修復加固石質文物的膠凝材料。?

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種與磚石結合牢固、耐候性好的修復保護石質文物的水硬性蠣灰。