石质文物加固材料性能及其加固机理研究

摘要

随着时间的推移，越来越多的珍贵的文物在自然风化的作用下濒临损毁。文物保护工作者将传统工艺与现代保护材料、技术相结合，研发出了多种性能优异的材料及工艺，有效保护了文物本体、延长了文物的寿命。与此同时，在使用材料的过程中，也遇到了对材料性能掌握不全面，对材料与被保护文物本体加固机理不清楚等问题，在很大程度上影响和制约了保护材料的应用和拓展。因此，全面研究文物保护材料的性能及其对文物本体保护的加固机理就显得十分重要和紧迫了。
　　 重庆大足石刻新鲜砂岩主要由石英、钠长石、方解石等主要矿物组成，颗粒间的胶结物质较多，孔隙较小。砂岩的密度为2.69g/cm3，孔隙率大小为7.06％。
　　 选取ParaloidB72、纯丙乳液、硅丙乳液、ZB-WB-S（纤维素酯类聚合物）四种加固材料，通过碘缸显色、转子粘度计、表面张力仪、凝胶色谱等材料表征手段表征加固材料的渗透深度、粘度、表面张力、分子量等性质。结果表明加固材料材料的渗透深度都大于10mm;固含量都随浓度的增大而增大;表面张力的变化则相同，ParaloidB72使溶剂乙酸乙酯的表面张力略有提高，并随浓度的增大逐渐降低。ZB-WB-S、纯丙乳液和硅丙乳液都降低了溶剂的表面张力，ZB-WB-S的表面张力随着浓度的增大而逐渐增大，纯丙乳液的表面张力随浓度的增大逐渐减小，硅丙乳液的表面张力则随浓度的增大上下波动;粘度随浓度的增大整体呈增大趋势，但ZB-WB-S、纯丙乳液和硅丙乳液的粘度随浓度的变化上下波动，呈锯齿形变化;材料的分子量分布较宽，耐水性都较差，玻璃化转变温度高于室温;纯丙乳液和硅丙乳液的乳胶粒粒径大于300nm，最低成膜温度分别为-4.7℃、-4.3℃;
　　 通过对加固材料作用前后砂岩的红外图谱、X射线衍射图谱、扫描电镜图片、等进行对比分析，并结合ParaloidB72、纯丙乳液、硅丙乳液、ZB-WB-S加固材料自身的化学结构信息分析，对材料的加固机理进行了分析。结果表明ParaloidB72、纯丙乳液、硅丙乳液、ZB-WB-S与大足石刻砂岩间的作用主要是物理吸附（分子间作用力），加固材料在砂岩的孔隙及表面形成了网状结构，起到了支撑和固定的作用，从而达到加固目的。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．1．1 文物定义

1．1．2 文物保护

1．1．3 文物保护的原则

1．2 石质文物保护概述

1．2．1 石质文物基本概念

1．3 石质文物的风化机制

1．3．1 石质文物的风化定义

1．3．2 石质文物风化的影响因素

1．4 石质文物加固保护方法

1．4．1 石质文物加固保护原则及加固剂要求

1．4．2 无机加固材料

1．4．3 有机加固材料

1．4．4 石质文物保护材料中的问题

1．5 加固作用的理论基础

1．6 论文研究内容和目标

第2章 加固研究对象大足石刻砂岩的分析

2．1 大足石刻状况

2．1．1 大足石刻简介

2．1．2 大足石刻现存环境

2．1．3 气象环境特征

2．2 大足石刻病害形式

2．2．1 风化病害

2．2．2 岩体崩塌

2．2．3 水害

2．2．4 彩绘病害

2．2．5 表面污损

2．3 大足石刻砂岩物质组成特征

2．3．1 试验仪器与分析设备

2．3．2．砂岩密度和孔隙率的测定

2．3．3 砂岩样品XRD分析

2．3．4 砂岩样品红外分析

2．3．5．扫描电镜观察分析

2．3．6．能谱分析

2．3．7 同步热分析

2．4 本章小结

第3章 加固材料的性能分析

3．1 引言

3．2 实验材料

3．3 实验用仪器及测定条件

3．3．1 固含量的测定

3．3．2 粘度的测定

3．3．3 表面张力的测定

3．3．4 DSC分析

3．3．5 凝胶渗透色谱分析

3．3．6 最低成膜温度测定

3．4 材料性能测定与分析

3．4．1 固含量的测定

3．4．2 表面张力的测定

3．4．3．粘度的测定

3．4．4 分子量的测定

3．4．5 玻璃化温度

3．4．6．粒度分析

3．4．7 最低成膜温度

3．4．8 耐水性

3．5 本章小结

第4章 渗透性测定

4．1 引言

4．2 试验测定

4．3 本章小结

第5章 加固机理初步探究

5．1 引言

5．2 实验条件

5．3 Paraloid B72加固机理的初步探索

5．4 纯丙乳液加固机理初步探索

5．5 硅丙乳液加固机理初步探索

5．6 ZB-WB-S加固机理初步探索

5．7 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间所发表的学位论文目录)