传统无机建筑材料的改性及其对云南岩土文物的保护加固研究

In order to develop some materials for consolidation of the stone or adobe relics, the traditional building materials, plasters, are selected and modified in this work. The types of ash, addition agents of plasters and production process, which are involved in the whole process of preparing, are studied to improve the physical, chemical and mechanical performances of the traditional inorganic building materials through a modifying method. The means of researching includes: (1) changing the structure, microtopograph and mechanical properties of the traditional plasters via a biomimetic modification; (2) improving the consolidating properties of the traditional materials via a organic & inorganic hybridization; (3) developing the performances of the traditional inorganic materials via a composition of traditional and new materials. The purpose of this work is to develop some materials for consolidation of the stone or adobe relics, which can be applied to every condition irrespective of types, state or protecting surrounding. The acting mechanism of the modified materials is revealed through analyzing interfacial interaction and crystal growth mechanisms. A practical evaluation system is proposed to assess the compatibility and durability of materials for consolidation. Moreover, the process of practice is start to be researched on some typical historic buildings, stone and adobe relics, taking advantage of the local climate and environment of Yunnan province (e.g. operating temperature, humidity and scope, relics' materials, degree of weathering). Finally, it is achieved that the traditional materials are scientifically applied to repairing and reinforcing the historic buildings, stone and adobe relics.

本项目基于岩土质文物保护加固之需求，选取传统灰浆，从传统灰浆制作过程中3个角度，即：灰分的种类、灰浆的添加剂、灰浆的制作程序，开展无机传统建筑材料的物理化学特性、力学特性的改性研究，基本方法包括：（1）仿生改变传统灰浆的结构、形貌和力学性能；（2）无机-有机杂化，提高传统材料的加固能力，并改善有机材料的性能；（3）传统材料和新型无机材料的复合，拓展传统无机材料的性能。以期开发适用于不同类型、不同保存环境的岩土质文物保护加固材料。并从界面能分析与晶体生长机制角度，揭示改性材料的作用机制，提出切实可行的加固材料与岩土质文物的兼容性和作用耐久性评价体系。同时，利用云南多变的气候环境，选择典型的古建筑和岩土文物，开展相关实施工艺研究，包括施工温度、湿度、规模及文物材质、风化程度等对改性加固材料性能的影响，达到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思路的最终目的。

文物是珍贵的文化遗产，但是文物不可再生，因此针对不同文物的特点，采取切实可行的措施，加强保护刻不容缓。.本课题结合云南地区具有鲜明民族特色的文物，在充分调查其各种风化破坏现状的基础上，做出切实可行的保护方案与基础理论研究。通过对传统无机建筑材料的改性及其保护加固岩土质文物的应用研究，进一步完善濒危岩土质文物保护的共性基本理论和技术，主要研究了：.（1）选取云南省当地的考古现场的传统无机建筑材料，从传统灰浆制作程序，分别开展改性研究，提高无机传统建筑材料的加固保护能力。.（2）从界面能分析揭示改性材料的作用机制。.（3）利用云南多变的气候环境，选择典型的古建筑和岩土文物，开展相关实施工艺研究。.通过研究，获得了：.（1）通过对传统灰浆灰分的种类、灰浆的添加剂等灰浆制作程序过程控制，利用仿生、有机-无机杂化和无机-无机复合的改性研究，开发适用于不同类型、不同保存环境的岩土质文物保护加固材料，例如碳酸钙盐矿物、磷酸盐矿物和硅酸盐矿物等。.（2）通过界面能分析与热力学计算，得到加固材料与岩石的界面能，以及粘滞功通过粘滞功与界面能之间的关系，提出了切实可行的加固材料与岩土质文物的作用评价体系。.（3）积极参与了云南省文考古挖掘现场的保护工作，以及珍贵文物的保护工作。参加了恢复了云南曲靖市某古墓墓志的文字及其保护；参与云南省抚仙湖地下古城的考古，对石质古迹做出科学分析；对云南文山某处岩画的修复保护作作出文字方案等。.通过对传统无机建筑材料的分析和改性，利用云南多变的气候环境，选择典型的古建筑和岩土文物，开展相关实施工艺的研究，达到了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思路的最终目的。此外，对云南省文物保护的基础和应用技术研究起到了积极的推动作用。同时，云南省作为高原省份，石材行业是其支柱工业之一，本项目的部分产品也正积极推广，以期能够实现达到市场的真正应用。