硅酸乙酯类加固材料在潮湿环境土遗址加固保护中的应用研究

潮湿环境土遗址因含水率高、成分及所处环境复杂等特点,是文物保护工作中最难保护的文物之一,深入开展加固保护材料适用性及优化组合研究对于潮湿环境土遗址保护具有现实意义。以上海广富林文化遗址"F12房址"为对象,选取硅酸乙酯类加固材料Remmers SAE 300和SAE 300E,对其不同比例配合下的加固效果进行试验研究。通过表观形貌、渗透性、强度及抗水崩解性等指标分析,结果表明不同比例配合下的加固效果虽存在一定差异,但均能有效提高土体抗粉化能力和抑制霉菌生长,且当含水率较低时,加固作用将显著提高土体无侧向抗压强度和抗剪强度。研究结果对综合评定硅酸乙酯类加固材料在潮湿环境土遗址加固保护中的应用性有参考价值。     

利用红外热像测定土遗址导热系数的方法研究

土遗址土体加固效果的无损测试技术是目前土遗址保护加固之中急需解决的一个重要问题。为此探讨利用红外热像技术进行土遗址加固保护的无损测试,设计了相应的试验装置,并利用新疆交河故城遗址现场取得扰动土制成不同物理条件下的模型进行导热系数测定试验。分析土样表面温度随时间的变化规律,并根据非稳态导热理论反算出土样的导热系数。为了验证红外热像这种非接触无损测定土体导热系数方法的可靠性,在同样的土样上利用热特性分析仪(KD2 Pro)直接测量了土样的导热系数,两者结果差值甚小,证明了红外热像技术测定土体导热系数的可行性。还研究了干密度、含水率对遗址土体导热系数的影响作用。结果表明,在含水率一定情况下,遗址土体导热系数随干密度的增加而增大;在干密度一定情况下,遗址土体导热系数随含水率的增大而增大。研究结果可为土遗址土体加固效果评价作参考。     

桐油与石灰加固吉野里坟丘墓土的实验研究

用夯筑方法建造的土遗址在公开展示之前需要对土遗址的本体进行修复和加固。通常采用合成树脂作为土遗址本体和表面处理的材料,但合成树脂作为加固材料存在着一系列的问题,如会降低土体强度及对构造造成破坏。本工作针对日本九州地区广泛分布的真砂土和火山灰土为材料修筑的土遗址修复工程,尝试运用石灰、糯米汁、桐油作为土遗址的修复材料。按照不同的配合比制作试验土样进行无侧限抗压、固结、干湿循环、冻融循环等试验。结果显示,添加了4％桐油和石灰的土样能够大幅度提高夯土的强度,且压缩性低、抗冻融性好,尤其能显著提高土样的抗干湿劣化的性能。建议在九州地区的土遗址修复和保护工程中运用。     

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。     

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。     

PS表面防风化工艺研究

为研究大型露天遗址的防风化问题,经总结二十多年来PS大规模应用于土遗址保护的经验,逐步形成了一套行之有效的表面防风化工艺。该工艺包括表面喷洒渗透和常压滴渗,两者可单独使用也可联合使用。表面喷洒渗透采用直接向墙体喷洒PS溶液的方式加固,适用于风化层较薄、自身强度较高的墙体;常压滴渗需要在墙面上开孔,将PS溶液通过细胶管或小号针头缓慢滴入土体,以起到更好的加固效果,主要适用于风化层较厚、强度较低的墙体。PS加固以后土遗址颜色稍有变化,采用作旧的方式保持土遗址原来的观感。大量工程实例和后期检测都证明该工艺具有良好的加固效果,可以推广应用。     

南越国宫署土遗址防风化加固材料的效果比较

南越国宫署遗址为大型土遗址类型,1996年11月国务院公布为全国重点文物保护单位,由于挖掘时间较长,遗址场地条件有限,已经出现了不同程度的风化、粉化、开裂、局部坍塌等严重病害。为此本课题组经过前期分析测试研究,采用有机硅改性丙烯酸、PS材料、有机硅改性硅酸盐、硅酸酯类和无机-有机复合材料等几种常用土遗址防风化加固材料,对南越国宫署土遗址样块进行了加固效果对比测试,研究了加固前后土样各种性能的变化情况。研究发现:硅酸酯类和无机-有机复合材料加固土体具有很好的耐水性,耐盐破坏能力,抗压强度也有提高,并且不影响土体的外观和透气性;PS材料加固土体后透气性和渗透性虽好,但耐水性能较差,加固强度低,而且容易泛白;有机硅改性丙烯酸和有机硅改性硅酸盐材料加固后土样强度适中,但透气性、耐盐性和耐水性较差。可以看出硅酸酯类和无机-有机复合材料加固南越国宫署土样的效果较好,建议可进入现场试验评估阶段。     

秦陵百戏俑坑土遗址纵向水盐运移的模拟土柱实验研究

风化盐析是影响土遗址最为严重的病害之一。了解不同深度处土遗址可溶盐的含量以及变化规律可为土遗址的盐析病害提供理论依据和技术支撑。为此,本实验采用有机玻璃土柱装置和应用EM50传感器探头监测土柱不同深度处的含水率、电导率的变化规律,并结合实验室分析测定了不同时间土柱表面的含盐种类以及含盐量、不同深度处的含盐量等。结果表明,不同深度处土样的含水率越小电导率越大,且土壤表面的含水率最小,电导率最大;利用离子色谱法测定结果表明,除K+之外,Na~+,Mg~(2+),Ca~(2+),Cl-and SO_4~(2-)的含量随深度的变化趋势与含盐量随深度的变化趋势一致。本研究可为土遗址盐析病害的防治提供理论参考。     

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。     

临淄东周殉马坑的隔水保护措施及效果评价

对于潮湿的土遗址的保护,地下水和雨水渗透是破坏的主要因素,容易导致土体软化垮塌,生霉长草等。山东临淄河堐头东周殉马坑遗址的保护也遇到同样的问题。在发掘展示初期遗址比较潮湿,为了控制水导致的马骨潮湿和糟朽,使用了马骨下部化学隔水和本体化学加固的方法进行处理,但没有解决问题。考虑到必须隔绝地下水,采用了下部开挖设置拱券的保护方法,成功的控制了地下水和雨水的影响,马骨和临近土体变得干燥,且经过了30年的实践证明控制潮湿和糟朽是可行的。本工作对拱券法在河崕头殉马坑的保护中的应用进行了介绍和总结,以期对类似土遗址的保护提供借鉴。     

江苏镇江花山湾古城遗址2010年发掘简报

江苏镇江花山湾古城遗址位于镇江市区东北花山湾的丘陵土岗上,城垣依山加筑夯土而成,1984、1991年曾先后两次对该城址进行了考古发掘。2010年,镇江博物馆再次对其进行了考古勘探和发掘,发掘面积114平方米,分为东城垣和城内2个发掘区域,在东城垣发现了1处城门遗迹,推断其为史料记载的唐宋罗城"新开门",并判断城门始建于唐代晚期,宋代加筑,南宋时废弃。     

基于环境监测的三星堆遗址祭祀坑考古现场预防性保护

目前考古现场保护主要以应急保护技术与临时加固材料的研究和应用为主,而关于考古现场预防性保护少有报道。本次三星堆遗址祭祀坑发掘保护构建了由考古舱、考古舱环境调控系统、空气质量监测系统、土遗址监测系统、区域气象站、预防性保护措施、监测信息智能管理平台组成的预防性保护体系。发掘前,通过土遗址监测系统和区域气象站获取文物埋藏环境信息和区域气象信息,为考古舱内环境设置提供了依据。发掘过程中,采取舱内温湿度调控、保湿、空气杀菌净化、控制舱内人数与新风换气等预防性保护措施,达到控制考古舱温湿度、减少细菌和真菌总数、降低舱内CO_(2)浓度,减缓象牙等文物失水速度的目的,有效控制了出土文物开裂、酥粉、霉菌暴发等病害发生,为考古发掘与保护赢得了时间。三星堆祭祀坑考古现场预防性保护的创新探索与实践为以后重要遗址的现场保护指引了方向、提供了可借鉴经验。     

对大型土遗址的植物病害研究——以西安阿房宫遗址为例

在植物对土遗址作用的研究中,鲜有就真实的遗址来展开调查,以及讨论植物给土遗址带来的负作用及其机理。为此,本研究选取西安地区大型土遗址秦阿房宫为研究对象,利用现场调查结合样带法、图像分析法并采集土样,开展对遗址区植物分布、根系产生的裂隙和土壤环境的研究。结果表明:造成土遗址病害现象的主要原因为植物根系作用,加之雨蚀、风化作用及人为破坏的叠加作用,使遗址保存面临严重威胁;其中酸枣、臭椿等萌生树种所产生的根劈裂隙及植物根系对土壤环境的影响十分明显。现存土遗址由植物以及风雨作用而引发的主要病害,其类型包含了边缘夯土的基础掏蚀、洞穴遗存、开裂坍塌、冲沟发育、表面剥蚀,这些是阿房宫遗址面临的主要威胁,也是半干旱地区土遗址存在的特有问题。研究结果既有助于揭示植被对土遗址的作用机理,又能为土遗址保护的植物选择提供理论依据和技术支撑。     

Earthen mound formation in the Uruguayan lowlands (South America): micromorphological analyses of the Pago Lindo archaeological complex

The stratigraphic excavation of the Pago Lindo archaeological complex, in central-eastern Uruguay (La Plata basin), helped to propose an alternative model for mound formation that expresses the intrinsic complexity of prehistoric earthen architecture. This model, known as the spatial–temporal discontinuous model, sees mound complexes as multi-functional areas, with diverse earth works occupied and abandoned intermittently. Since earthen mound sediments are homogeneous, resemble natural soils and show evidences of intense bioturbation, soil micromorphology was used to confirm, refute and further investigate issues raised during field work, related with the prime material used for mound construction, detection of major episodes of mound building, identification of activity areas and taphonomic processes. In this paper, we present the results of the micromorphological analyses of two different earth works from the Pago Lindo archaeological complex (a mound and a micro-relief). Analyses proved the recurrent use of surface horizons for mound and micro-relief building throughout the entire period of site occupation. It also demonstrated the difficulty in identifying discrete depositional episodes and occupation surfaces, because of the intense bioturbation. Two activity areas where recognized: a domestic hut built over a platform, ca. 1600 yrs. BP; and an area of plant residue accumulation over a platform, raised almost 800 hundred year after the domestic hut. The practice of cleaning the occupation surfaces was interpreted from the complete absence of bioarchaeological remains (bones and micro-charcoal). The use of micromorphology as a complementary tool in the stratigraphic excavation of Pago Lindo unraveled evidences that corroborate a newly proposed model for mound growth.     

成都市新都区新石器时代晚期土坑墓提取与保护

2008年1月,成都文物考古研究所与成都市新都区文物管理所在对一新石器时代晚期聚落遗址进行的考古发掘中,清理出土了二座竖穴土坑墓,其中M1墓葬人骨基本完整,具有较高的研究价值,但因年代久远和有害环境的影响,骨质已粉化,不便于直接提取人骨。为了有效地保护这一新石器时期人类骨骸,为后期的科学研究保存下这一珍贵的实物资料。决定采取套箱法对整座土坑墓进行提取的方式保护人骨,经过多方试验,确定采用A305黏结剂修复骨架裂纹,用GSA-102保护剂,B365作加固进行保护。经观察表明,本次土坑提取与保护取得了良好效果,并制定了一套科学的保护方案。该土坑墓的成功提取和科学保护,为今后在潮湿环境中的古遗址保护提供了可供借鉴的经验。     

土遗址防风化加固材料的研制及加固性能比较研究

本文用简单易行的方法将正硅酸乙酯进行预聚合,用盐酸作催化剂,待反应完毕后,在用乙二胺将PH值调节至微碱性,得到的预聚物呈无色透明液体。用此预聚物加固室内重塑土样,通过各种测试手段,如加固前后重量变化、渗透速度、空隙率变化、颜色变化、透气性变化、PH值以及盐蚀、冻融、高温高湿试验后的抗压强度等,并与PS材料、硅丙非水分散体、正硅酸乙酯和Remmers加固的标准土样进行各项性能的比较试验,结果表明:正硅酸乙酯预聚物加固后的土样各项性能都比较理想,能满足土遗址保护的要求。     

河南南阳市陈棚村68号汉墓

南阳市宛城区陈棚村是古代墓葬较集中区域之一(图一)。南阳市文物考古研究所和原南阳市考古队近几年配合基本建设时,在该区域发掘一大批战国至明清时期的墓葬。2002年1-2月,南阳市文物考古研究     

Reburial research: preliminary field experiments at Fort Selden

Abstract

Preservation through reburial is an effective strategy for cultural sites, and information exists that identifies broad categories of fill type, materials and the below-ground physico-chemical and biological conditions that favour survival of cultural artefacts. This apart, relatively little systematic research and testing has been undertaken on the reburial of archaeological materials under alternating wet—dry conditions, which pertain in many areas of the world where rich archaeological resources exist that are also a focus of excavation. Preliminary field research and testing was undertaken at the site of Port Selden, New Mexico, over an approximate eighteen-month period in 1995–1996 as a precursor to intended longer-term experiments. The ultimate objective was to determine optimal conditions for designed reburial interventions of archaeological materials. Testing was done in pits and on the ground and utilized a standard artefact comprised of adobe and lime as well as several indicator materials (wood, textile, brass). The problems associated with the design of the experiment, instruments and monitoring are discussed, as well as findings relevant to current practice and future testing. The eighteen-month preliminary testing itself followed an earlier (1988) reburial test at Fort Selden in which adobe walls were buried. The results of this test wall experiment are also included here, as they are pertinent to an understanding of the behaviour of earthen architectural materials in the reburial environment.     

The use of geosynthetics for archaeological site reburial

Abstract

Applications of geosynthetic materials in reburial practice include geotextiles for separation, filtration and protection (cushioning); geomembranes and geosynthetic clay liners for infiltration control; geonets and geocomposites for sub-surface drainage; and geocells for erosion control. Mechanically stabilized earth reinforcement using geocells, geogrids and geotextiles can also provide substantial benefits for reburial projects by reducing lateral earth pressure against backfilled structures. Other aspects of modern geotechnology that may be useful for reburial projects include micro-piles and soil nailing for foundation and excavation support and evapotranspirative capping technology to establish the depth of soil cover required to isolate a structure or artefact from moisture and temperature fluctuations. Optimal application of these geotechnologies requires an understanding of the basic engineering principles associated with their implementation, as well as knowledge of the factors influencing archaeological site preservation.