传统建筑泥灰类加固材料的性能研究与机理探讨

人们已经发现一些古建筑所使用的传统材料具有较好的加固作用,其耐久性、强度、与建筑本体的和谐、以及与环境的友好等方面都具有突出的优点。但是由于当时科学技术水平的限制,以及天然材料混合物本身的复杂性,这些传统材料的加固机理一直未被人们充分认识。为了利用和发展传统材料的优势并为古建筑和文物保护服务,本工作选择最具中国特色的以石灰等无机材料为基料,以糯米浆和蛋清等天然生物材料为配料的古代建筑灰浆配方和三合土配方,开展了一系列加固性能研究,并且结合现代SEM和XRD分析仪器,对一些典型的样品进行了微观结构和形貌分析。结果发现,这些古代配方具有现代复合材料的某些特点,即通过无机/有机相互协同的效应,达到了较好的加固效果;重要的是发现糯米浆具有一定的生物矿化的模板作用,即糯米浆的生物大分子对碳酸钙的结晶和生长起到了调控作用,使方解石结晶体的大小和形貌具有一定程度的有序性。本研究为传统材料进一步科学地应用于古建筑和石质文物的修复加固提供了新的思路。     

中国传统灰土灰浆强度增强方法研究

中国传统灰土灰浆中水硬性凝胶材料-水合硅酸钙和水合硅酸铝的形成可以大幅度提高其强度,但在自然条件下生成此类水硬性化合物需要很长时间。本文借鉴现代水泥工艺中利用焙烧黏土材料可提高火山灰活性的原理,从而有效缩短形成水硬性化合物的反应时间,在短时间内大大提高灰浆的强度。以此为出发点,加工制备性能优良的灰浆材料,为传统砌体建筑的保护提供适宜的保护修复材料。     

湖北武当山五龙宫遗址明代建筑灰浆的材料特征与制作工艺

作为明代皇家宗教建筑,五龙宫遗址彰显了当时材料信息和工程技术的最高成就。通过岩相分析、X射线衍射分析、热重-差示扫描量热分析、X射线荧光光谱分析、骨料含量及粒径分析、化学检测、傅里叶红外光谱分析、扫描电子显微镜分析等多种手段对五龙宫遗址五件灰浆样品的物相组成、化学成分、微观形貌等进行检测研究,从而探明其原料选择、工艺特征、性能机理等科学信息。结果证明样品选用原料为伴生菱镁矿石灰石煅烧的镁质石灰,其中添加的骨料含量约4.7%~17.7%,相似集中的骨料粒径反映着古代工匠对骨料的提前筛选。同时,五件样品中均添有糯米成分,糯米作用下形成的纳米级细小颗粒及致密的有机-无机复合结构成为灰浆性能良好的微观原因。对五龙宫遗址建筑灰浆的材料特征及制作工艺进行研究和总结,将为五龙宫遗址等古代建筑的本体保护修缮及后续修复材料的研发提供重要的数据参考。     

水硬石灰在花山岩画加固保护中的应用研究

水硬石灰兼具石灰和水泥的优点,低收缩、耐盐、适中的抗压和抗折强度、水溶盐含量低,同时与传统的砖石建筑兼容性好,是一种天然、无污染、耐老化的无机材料。本工作针对花山岩画的开裂特点制订出相应的力学参数要求,配制出两种不同的水硬石灰砂浆,并对这两种砂浆的力学性能进行了分析。同时探讨了不同养护条件对水硬石灰砂浆拉拔强度的影响。现场试验结果说明,填补粘结材料可以提供一定的粘结强度,并且具有使用方便,污染小的特点,可用于花山岩画开裂岩体应急保护加固处理。     

中原古长城若干问题的初步研究

在多年野外考察的基础上对目前已发现的中原古长城的线索进行整理,对中原古长城的类型和年代进行了初步研究,对中原古长城的国别进行了专题讨论,并提出豫北长城为晋长城的可能性,对中原古长城的研究与开发提出了建议.     

水硬石灰作为贺兰口岩画加固材料的耐候性能研究

为了研究水硬性石灰在贺兰口地区的稳定性,以贺兰口岩石为试验对象,在实验室里分别用水硬性石灰和环氧树脂加固试块,并且做了耐冻融、耐热、耐高低温交变等一系列的耐候性能对比试验。结果表明,水硬性石灰与环氧树脂相比有较好的耐热性能;在冻融环境中,水硬石灰没有环氧树脂性能稳定,容易产生脱落现象。     

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。     

中国古建筑中几种石灰类材料的物理力学特性研究

为探讨适宜于岩土文物保护加固的石灰类材料,对中国古建筑中几种石灰类材料及欧洲水硬石灰的化学组成和物理力学特性进行对比研究。研究表明烧料礓石、烧阿嘎土、欧洲水硬石灰NHL5及改性捶灰的化学组成主要是气硬性胶凝材料石灰CaO(或Ca(OH)2)和水硬性胶凝材料β-硅酸钙(β-CS)及铝硅酸钙(CAS),并且这些材料的结石体具有大的孔隙率及非常小的收缩变形性等特点,适宜于岩土文物的保护加固。除此之外,石灰、糯米灰浆、蛎灰、传统捶灰的主要化学组成为石灰CaO(或Ca(OH)2),实验研究结果显示,浆液的凝固速度慢,弹性波速小且上升速率慢,结石体虽然孔隙率大,但强度在短期内较低,易产生收缩变形,不适宜用于短时间内有强度要求的岩土文物保护加固,所以有必要对蛎灰和传统捶灰做进一步的改性研究,以便更广泛地应用于岩土文物的保护加固中。     

聚丙烯纤维、偏高岭土和细砂对水硬石灰改性的研究

为改善水硬石灰的力学性能,适当提高其抗压与抗折强度,本工作设计并制备了添加不同配比的聚丙烯纤维、偏高岭土和细砂的水硬石灰,并对其力学强度,矿物成分和微观形貌进行试验研究。结果表明,单独添加30%偏高岭土、0.1%聚丙烯纤维或者50%石英砂的水硬石灰抗压强度相对较高。在偏高岭土-水硬石灰中,单独添加0.1%短长度聚丙烯纤维或者共同加入0.1%聚丙烯纤维和50%石英砂可以提高其长期抗压强度。添加聚丙烯纤维还可以提高水硬石灰抗折强度。钙铝水合物不稳定和长期抗压强度下降有关,添加1%聚丙烯纤维可以提高碳酸化反应。聚丙烯纤维还能够增大水硬石灰内部的摩擦力和锚固力。在南京市罗廊巷太平天国建筑壁画保护中,对于地仗层脱落部位的修补采用改性水硬石灰进行了局部应用,效果良好。     

甘肃境内长城遗址主要病害及保护研究

甘肃境内长城遗址受自然地质作用、人类活动及环境诸因素的综合作用,破坏严重,急待抢救性保护。为此调查了各时代长城的分布、保存现状。经分析表明其发育主要病害有表面严重风化、基础掏蚀凹进、多种类型裂隙、崩塌和坍塌及人为破坏,从而针对性的提出土坯砌筑托换加固地基、静压注浆加固地基、锚杆锚固、裂隙注浆、表面渗透注浆、小锚钉锚固注浆工程等长城遗址的保护加固技术。以汉长城广昌燧和战国秦长城马家山段为例具体介绍了长城遗址的保护加固。结果表明,所用方法对土建筑长城加固保护具有参考价值。     

金塔县长城破坏风险影响因素调查与研究

本文以甘肃省金塔县为对象,对长城资源调查工作所记录的长城遗迹进行抽样复查。对长城本体存状及变化情况、长城所处环境、破坏因素、保护管理状况等进行记录与分析,并从中分辨出长城破坏的主要原因,以期对长城遗产的合理监测提供依据,为长城保护工程下一阶段工作的开展奠定基础。     

降雨对陕西省榆林市榆阳区明长城破坏的初步分析

降雨是陕西省榆林市榆阳区明长城的主要破坏因素之一。调查中发现,降雨对遗址破坏严重。为了研究降雨对遗址的破坏,在对遗址详细调查的基础上,结合遗址特征与遗址区降雨特点,并参考土壤侵蚀学等方面理论,分析了降雨对遗址的破坏形式及影响因素。结果表明,降雨对遗址的破坏形式可分为直接破坏和间接破坏两大类。其中,主要破坏形式为冲沟侵蚀、片流面蚀和雨蚀剥离。影响因素包括降雨特点、遗址形态、土的性质、植物生长状况和地幔层等,不同破坏形式的主要影响因素各有不同。本结果不仅丰富了降雨对土遗址破坏方面的研究,还为后续陕西榆阳区明长城保护加固措施的选择提供了依据。     

pXRF: a study of inter-instrument performance

Integrating portable X-ray fluorescence (pXRF) instrumentation into archaeological investigations has generated as much interest as skepticism because several characteristics of the technique limit analytical accuracy and precision. This paper seeks to explore inter-instrument performance in order to assess the potential pXRF instrumentation has in examining the elemental composition of lithic raw materials. Two pXRF instruments, Delta and Omega models both manufactured by Olympus Innov-X Systems, were utilized to obtain the trace element signatures of five fine-grained volcanic sources and four obsidian sources in the Great Basin. We compared the two portable instruments to a wavelength-dispersive instrument extensively calibrated with geologic standards and to a commercial benchtop energy-dispersive system. Our results suggest that the relationships between the data produced by these different instruments are complex, and as we look to the future of pXRF use in archaeological analysis we argue that that the same strict protocols applied in laboratory-based XRF analyses, involving instrument calibration, evaluation of inter-instrument performance, and comparison to accepted geologic standards, need to be applied in pXRF analysis.     

避暑山庄初建时间及相关史事考

避暑山庄初称热河行宫。其始建时间在清代官修史籍中无载,私家笔记和现代学者其说不一,似无从定论。本文在参阅史籍和清宫遗档的基础上,认为热河行宫肇建于康熙四十二年七月二十三日(1703年9月4日),并对其始建时期的相关史事作出考定。     

西汉初期北部诸郡边界略考

西汉初期,北部诸郡多为强大的匈奴帝国侵占,不能恢复秦郡之旧观。汉高帝时云中、定襄、代郡、雁门四郡只得秦郡之半。在汉惠帝至高后二年之前这段时间,云中、定襄二郡的北界推进至阴山南麓的赵武灵王长城下。代、雁门二郡经数十年的扰攘,终于在汉景帝时期将北界稳定在善无、武州、平城、参合、高柳一线。西北之上郡、陇西、北地三郡边界则退缩至秦昭王长城。上谷、渔阳、右北平、辽西、辽东五郡则以秦始皇长城为界。