基于环境因素的石质文物风化速度及风化机理研究

The weathering environment has a significant impact on the weathering rate of immobile stone cultural relic rocks which are exposed to natural environments. However, due to the limitation of current research methods, the in-depth study of this problem is severely restricted. In recent years, research regarding the weathering rate of rocks with outdoor stone cultural relics as the carrier has increasingly gained attention from scholars throughout the world. In addition, a greater amount of research is only limited to the weathering rate and mechanism of stone relics without environmental factors. In the present study, the properties of rock weathering diseases sensitive to the environment are used, and nine stone cultural relics exposed to natural environments in Zhejiang Province for a long period of time are taken as the research object, to carry out research on different environmental factors of rock weathering mechanisms. By means of field investigation, observation, measurement, laboratory testing and analysis and other research methods, the weathering flake depths of the same types of rocks under different environmental factors are obtained to determine the weathering rates of the same types of rocks under different environments. Through field monitoring and indoor testing on the regional environmental characteristics of stone cultural relics, the relationship between the weathering field observation parameters and indoor simulated test parameters is established, in order to reveal the main factors influencing the degree of weathering, as well as to put forward the suggestions and countermeasures of long-term protection of stone cultural relics, and to provide a theoretical basis for formulating weathering prevention measures for stone cultural relics.

风化环境对暴露在自然环境的不可移动石质文物岩石的风化速度将产生显著影响。但由于研究手段的限制，严重制约了对该问题的深入研究。近年来，以露天石质文物为载体研究岩石的风化速度越来越引起国内外学者的重视。较多的研究仅局限于石质文物的风化速度和风化机理，未结合环境因素进行研究。本项目将利用岩石风化病害对环境敏感的特性，以长期暴露在自然环境下的浙江9处石质文物为研究对象，开展不同环境因素对岩石风化机理的研究。采用现场调查、观测与量测以及实验室测试分析等研究方法，获取同类岩石在不同环境因素下的风化剥落深度，建立同类岩石不同环境下风化速度的排序；通过对石质文物所在区域环境特征现场监测和室内试验，建立风化现场观测参数与室内模拟试验测试参数之间的关系，揭示影响风化程度的主要因素，提出石质文物长期保护的建议与对策，为石质文物防风化措施的制定提供理论依据。

岩石的长期风化作用会造成岩石表面的剥落，这将导致石质文物产生无可挽回的破坏。风化环境对暴露在自然环境的不可移动石质文物岩石的风化速度将产生显著影响。但由于研究手段的限制，严重制约了对该问题的深入研究。近年来，以露天石质文物为载体研究岩石的风化速度越来越引起国内外学者的重视。较多的研究仅局限于石质文物的风化速度和风化机理，未结合环境因素进行研究。本项目利用岩石风化病害对环境敏感的特性，以长期暴露在自然环境下的浙江9处石质文物为研究对象，开展不同环境因素对岩石风化机理的研究。项目采用了现场调查、观测与量测以及实验室测试分析等研究方法。首先通过资料查阅确定了研究对象建造的历史背景、变迁，确定了研究对象从建造之日起到现在的持续时间，现场调查获取确定了研究对象的变形破坏及其原因以及相关石质文物的主要尺度和平面分布图；其次通过现场环境观测，获取了各研究对象所在位置的风化微环境特征，研究对象各朝向方位的日照时间和最强日照的照度；再次通过对现场石质文物剥落物或石质文物石材来源地石材取样，对其物理力学性质、矿物成分、化学成分以及微结构等进行了试验分析，确定了各石质文物岩石的基本特性；最后，根据设计研制的风化剥落深度量测装置对研究对象进行了风化剥落深度量测，获取了同类岩石在不同环境因素下的风化剥落深度，建立了同类岩石不同环境下风化速度的排序，9个研究对象的平均相对风化速度在0.0040mm·a-1~0.1628mm·a-1，平均相对风化速度从大到小的排列顺序为：岙里村民居石板房>衢州古城墙礼贤门>金清大桥>衢州南孔庙石灯台>迎恩桥>古钟楼基座>光相桥>大禹陵碑和石亭>小江桥，根据研究结果分析了影响风化程度的主要因素，提出了石质文物长期保护的建议与对策。