室内土遗址气-液相变补水的可行性研究——以杭州萧山跨湖桥遗址博物馆为例

土遗址保护具有很大难度,其中土体中水分的单向迁移和蒸发是室内土遗址产生各种病害的重要原因,实践表明保存原状或采用各种化学材料进行加固都很难预防。利用人工"气-液相相变补水"的原理,在不改变土遗址原状的条件下,控制和维持室内土遗址水分的平衡,以达到稳定土中盐分、防止土体开裂和粉化的目标,这可能成为一种室内土遗址保护的新技术。为此,以杭州萧山跨湖桥遗址博物馆为例,进行了一系列研究工作,包括:实验室气-液相变补水小试验、建立水汽冷凝速率方程、开展室内土遗址现场补水实验等。初步探索了各种控制条件对补水速率的影响,验证了气-液相变补水的可行性与效果,为未来更大规模试验提供了基本方法。     

制备方法对土遗址重塑样稳定性的影响研究

土建筑遗址本体的保护受遗址土的物理、水理、力学及所处环境差异的影响，重塑样是替代土遗址测试其各种性质的重要手段，重塑样拌制土性质的稳定性是科学评价、对比分析试验研究的基础和前提。本研究基于不同拌制土的方法，通过观察、拍照、量取土团粒大小以及同条件制备样品的无侧限抗压强度等，综合评价不同拌制土方法的影响条件。研究发现，采用人工拌土、闷土时间在24 h的土所制的试样最具稳定性，随着闷土时间再增加，土样强度在逐渐降低。本研究为土建筑遗址室内试验研究和工程现场拌制土料提供理论参考和技术支撑。     

交河故城垛泥墙体裂隙注浆工艺研究

交河故城垛泥墙体裂隙是一种典型的土遗址病害,注浆是加固土遗址裂隙的有效手段,注浆加固需要解决材料和施工工艺两方面问题。为此,进行了室内和现场试验研究,采用模数3.7、浓度12%、水灰比0.60～0.65的PS-C加固裂隙,取得了较好的效果。通过对施工工艺的研究,对裂隙封闭、灌浆管布置、灌浆工具、裂隙壁渗透、灌浆等工艺提出了相关技术要求,其结果为今后土遗址裂隙加固提供借鉴作用。     

遗址博物馆土遗址病害调查与成因分析——以萧山跨湖桥遗址博物馆为例

潮湿环境土遗址的保护一直是非常困难的课题。当遗址与其他材质的文物共存时,保护难度更高。为了探讨遗址博物馆内病害发生的规律和影响因素,为未来潮湿环境土遗址保护措施的研究和设计提供依据,以杭州市萧山区跨湖桥遗址为例开展调查研究。发现盖棚可以防止雨水对土遗址的破坏,但造成了水和盐的单向迁移,是目前土遗址病害的主要根源。对于室内遗址博物馆,如何解决遗址土体水分单向迁移带来的破坏已经成为迫切需要开展研究的课题,建议尽快开展室内土遗址补水技术的实验研究。     

潮湿环境下的土遗址加固保护材料筛选试验研究——以福建昙石山遗址为例

长期以来,关于潮湿环境下土遗址加固保护的适用材料问题一直是困扰我国文物保护和考古界的难点,至今尚没有成熟的规范可以参考。福建昙石山遗址作为我国东南沿海地区典型潮湿环境下的土遗址,近年来在遗址本体加固保护过程中,在加固材料的选取上,按照基础成分的不同分别对四类主要加固剂进行施工试验,通过大量的室内和现场局部试验,证明基本成分为长链烷基、烷氧基硅氧烷小分子和主要成分为含有乙氧基团的聚硅酸乙酯混合物以及主要成分为水玻璃和硅氧烷共聚物的加固剂材料加固效果较好,可用于潮湿环境下昙石山遗址的本体加固保护,这对推进我国潮湿环境下土遗址保护工作的全面发展无疑也是一次有益的尝试和探索。     

新型土遗址修复加固材料试验研究

考虑到土遗址夯筑本体水敏性和稳定性较差的特性,以及长期受自然因素营力作用的影响,采取科学的修复材料补夯的措施可有效抑制土遗址本体残损的进一步发展。以河南地区典型粉砂土为研究对象,制备不同配比石灰-偏高岭土改良材料,研究其对基准土样强度性能的影响和微观机制,并对比分析水硬性石灰土。结果表明:对比NHL,综合考虑石灰-偏高岭土对基准土样击实特性、无侧限抗压强度和强度增长率的影响,采用6﹪-8﹪石灰+4﹪偏高岭土改良粉砂土,在强度特性方面达到了水硬性石灰的修复性能,实现了对粉砂土更好的改良效果。结合SEM发现,掺入偏高岭土后生成的水化产物,可联结土体颗粒、充填空隙,使改良土微观结构更加致密。     

通古斯巴西古城遗址土体特性及PS加固试验

通古斯巴西古城遗址是新疆重要的土遗址之一,原为唐龟兹驻兵的安西都护府所在地。遗址中曾出土大批文物,对于研究西域的屯垦历史和古代城址布局等有重大意义。为了系统地研究了通古斯巴西古城遗址土的工程特性,在实地调查的基础上,通过室内试验对通古斯巴西古城遗址土的物理、力学、水理和化学性能进行测试。此外,还测定了不同PS浓度加固后遗址土重塑土块抵抗风蚀雨蚀能力的差异,进一步确定了PS的渗透加固措施对土质文物的防风化及雨蚀效果。结果表明,7%的PS溶液防风化抗雨蚀效果要更为显著。研究结果可为PS的施工应用提供依据。     

土质文物盐害中硫酸钠的研究——从微观到宏观

土遗址和壁画遗址可溶盐主要为NaCl和Na_2SO_4,其中Na_2SO_4是破坏程度最严重的盐。一般认为,硫酸钠只有在温度、湿度变化时才不稳定,才发生得失结晶水引起的晶型及体积变化。为研究土质文物盐害的形成机制及内在原因,调研了全国几处典型土遗址和壁画遗址的盐害状况并取样分析。分析发现:1)土遗址和壁画遗址中硫酸钠的形貌、结构是动态变化的(无论在任何极端干燥环境甚至真空条件下);2)环境因素如温度、相对湿度的变化只是加剧上述变化进程。硫酸钠结晶析出时,其体积膨胀约4倍。这一系列的过程,深刻影响着硫酸钠的相变复杂性和对依存土质文物本体的破坏性。本工作从微观和宏观两个层面探讨了这些发现,并通过不同盐分(不同浓度氯化钠、硫酸钠)侵蚀破坏模拟试验、不同温度条件下模拟试验、不同相对湿度下模拟试验,从宏观层面印证了上述微观机制在土遗址和壁画遗址本体的外在表现。本研究发现土遗址中硫酸钠的形貌、结构是动态变化的,该工作弥补了以往研究和认识上的局限。本研究将对阻止、延缓及预测土质文物盐害的发生、发展提供科学参考。     

潮湿环境下土遗址加固保护材料筛选研究——以福建昙石山遗址为例

长期以来,由于土遗址保存环境的复杂性和特殊性,潮湿环境下的土遗址保护一直是困扰我国文物保护和考古界的难点,至今尚没有成熟的规范可以参考.福建省昙石山遗址作为我国东南沿海地区典型潮湿环境下的土遗址,近年来在遗址加固保护过程中,通过大量室内和现场试验,在适用材料的筛选研究等方面取得了一定经验和成效,是对我国潮湿环境下土遗址保护工作的一次有益尝试和探索.     

浅谈室内土工试验中的质量控制

室内开展土工试验期间,极易受各层面因素影响,试验质量难以保障,要求技术员重视试验过程质控各项工作,以保证试验品质及效果。本文主要以室内的土工试验当中质控工作为课题,开展深入的研究和探讨,便于后期高效落实土工室内试验高效质控工作。     

利用探地雷达技术对河西杨根系影响甘肃高台明长城遗址的研究

植物根系的生长和腐烂对土遗址具有不同程度的破坏作用,影响其长久保存。为确定明代长城土遗址本体内树木根系的生长分布情况,本研究利用探地雷达技术,对甘肃高台境内的明代长城遗址内生长的河西杨根系进行了探测研究。结果表明:河西杨根系主要分布于探测区域北侧,并由北向南延伸,周围分布有侧根,根系主要分布在深度为35~85cm范围内,主根直径约为12cm。400MHz天线的探测深度可达2m,而900MHz天线具有较高的探测精度,二者结合使用可更好地判断地下根系的生长情况。本研究首次获得遗址内根系三维图像,并在不破坏土遗址结构的前提下,确定了树木根系的分布状况。该技术为长城遗址保护方案的制定和加固修复措施的开展提供了重要的科学依据。     

水硬性石灰改性土修复加固材料性能研究

针对土遗址土体坍塌、残缺等病害,为选择更好的土遗址修复加固材料,通过遗址土中添加水硬性石灰进行改性,分析检测水硬性石灰改性土修复材料的性能,并与石灰改性土材料性能进行对比分析。研究结果表明,与石灰改性土性能相比,水硬性石灰改性土修复材料夯土收缩率小、水稳定性好、抗压强度大和强度增加快、耐冻融性好;其性能优于石灰改性土材料的性能,适合土遗址土体坍塌、残损病害的修补加固,其研究成果为土遗址的保护修复加固提供科学依据。     

土遗址保护利用模式探讨——以西安地区为例

土遗址是一个较为庞大的体系,它本身的特性决定了对其保护利用应尽量遵循原真性原则和可读性原则,其中原真性原则对应遗产保护,可读性原则对应遗产利用。西安地区土遗址保护利用模式可大致分为室内模式和露天模式。室内模式对保护遗址本身的原真性较为得力,但在原真环境保存方面有一定的欠缺,适用于经过考古发掘清理,需要展示多种遗迹现象的土遗址;露天模式在保护环境原真以及提高可读性方面有着重要意义,但应与室内模式有机地结合,才能达到理想效果,适用于原有形制不复杂,较为规整、对称的土遗址。     

水硬性石灰改性土修复加固材料性能研究

针对土遗址土体坍塌、残缺等病害,为选择更好的土遗址修复加固材料,通过遗址土中添加水硬性石灰进行改性,分析检测水硬性石灰改性土修复材料的性能,并与石灰改性土材料性能进行对比分析。研究结果表明,与石灰改性土性能相比,水硬性石灰改性土修复材料夯土收缩率小、水稳定性好、抗压强度大和强度增加快、耐冻融性好;其性能优于石灰改性土材料的性能,适合土遗址土体坍塌、残损病害的修补加固,其研究成果为土遗址的保护修复加固提供科学依据。     

城市污泥改良土地的探索

利用城市污泥改良扰动土既是可解决污泥的处置问题,又可使污泥回归自然,充分利用微生物资源。城市污泥可使扰动土迅速恢复植被,植物有良好的生长响应。恰当的施用不会污染植物、地下水,它可改善土壤的物理、化学、生物学性质。随着城市化的发展,大面积的扰动土亟待改良,大量城市污水处理厂的污泥急需处置。所以用污泥改良土地是一种符合国情,行之有效的方法。     

密闭环境下地下水分变化对唐皇城墙含光门土遗址的影响研究

含光门土遗址属于室内土遗址,通过对土遗址病害、博物馆内温湿度、不同深度含水率长期监测及土样渗透系数、硬度测量发现,在相对密闭环境中,含光门土遗址在冬春季泛碱、剥落及春季严重霉菌等病害反复发生与遗址水分“单向蒸发”周期性变化有关;周围草坪浇水、降雨、城市排水渗漏向遗址内部渗流引起土遗址管涌的直接破坏。分析了地下水分变化引起含光门土遗址病害的原因,提出了在博物馆两侧设置隔水墙为主要措施,防止周围地下水渗流对土遗址的直接破坏作用,保持博物馆内恒温恒湿,防止地下水的“剧烈”变化引起的劣化影响。本研究可为含光门土遗址保护提供参考。     

声频应力波法检测土遗址加固用玻璃纤维锚杆锚固质量初探

土遗址锚杆锚固质量一直是土遗址加固工程中关注的重点问题。目前,土遗址领域均采用具有破坏性的拉拔试验对其进行检测。基于土遗址的文物属性,本研究尝试利用无损检测技术评价土遗址加固用玻璃纤维锚杆的锚固质量。通过锚杆无损检测仪与拉拔仪分别对甘肃省红沙堡遗址与永泰城址加固工程中的玻璃纤维锚杆锚固系统进行检测。比较实际测量杆长与仪器测量杆长结果,得出杆长指标可以判断无损检测仪所测结果的真实性。无损检测仪得出的检测波形衰减规律显著,对比相应锚杆的拉拔试验的评价结果,证实了声频应力波法在土遗址玻璃纤维锚杆锚固系统无损检测中的适用性。本研究结果将为评价土遗址加固用玻璃纤维锚杆锚固质量提供可靠的依据。     

土遗址表层加固微波设备的研发

由于黏土矿物的吸水膨胀性及土体颗粒之间胶结性较差而导致土遗址极易发生剥落、粉化等表层劣化。化学渗透加固作为防治这类病害的一种重要保护措施,虽然取得了一些成果,但整体应用仍处于探索和研究阶段,尤其是材料老化周期较短及再处理的难度都极大地制约了这种方法的使用。针对这一现状,本研究探讨了一种新型保护措施——开放式微波加固。微波可以通过热效应和非热效应改变土体黏土矿物的显微结构,从而增强其抵抗环境作用的能力。同时,微波具有精准定位、能量可控等优点,还可以避免化学材料挥发对土体和环境的危害,因此可以安全有效地实施加固,从而具有良好的应用前景。本研究论述了用以加固土遗址的微波设备研发的关键技术,包括频率的选定、设备参数的确定、辅热材料的选择等,以便为此类设备的推广研发提供一些借鉴。     

贯入法原位测试夯土遗址表面强度的适用性和方法研究

表面强度是夯土遗址重要的测试指标和加固效果的评价依据。常规的强度测试方法受到取样和运输等因素的制约，不适用于作为夯土遗址如夯土补筑、表面加固等措施的效果评估方法。贯入法是成熟的砂浆强度检测方法，通过改装砂浆贯入仪降低了仪器量程；制作夯土样、室内试验验证了测试的较高精度；标定了夯土样贯入深度测量值与抗压强度的幂函数关系，确定了测强曲线。在夯土遗址现场开展原位测试，分析了布点密度对测试结果精度的影响，并利用测强曲线推算了测试区域的表面抗压强度。本研究提出了一套集“仪器改装-室内标定-现场高密度布点测试”为一体的夯土遗址表面强度评估方法，为土遗址加固效果的评价体系建设提供了参考价值。     

利用同墓葬出土泥芯、陶器示踪青同器铸造地初探 一以湖北襄樊部分东周墓为例

为研究出土墓葬青铜器铸造地,利用X射线荧光光谱法对湖北襄樊的余岗、沈岗、团山、陈坡四处墓地出土的部分青铜器泥芯、陶片进行测试分析,试验结果与山西侯马、武汉盘龙城遗址进行比较分析。对比研究显示,襄樊地区泥芯与当地墓土、陶片在常量元素上具有高度一致性,而与黄河流域的侯马和长江中下游的盘龙城有明显区别,说明襄樊地区这部分铜器应为本地铸造,暗示江汉流域存在自己特有文化。本项研究工作首次尝试利用同墓葬陶器化学成分探索青铜器铸造地,是泥芯研究青铜器铸造地的重要补充,泥芯和陶器相互配合,为青铜器铸造地研究提供了一种新思路。