我國古代建筑中兩種傳統(tǒng)硅酸鹽材料的物理力學(xué)特性研究

第30卷第10期 第30卷第10期 巖石力學(xué)與工程學(xué)報 V01．30No．102021年10月 ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering Oct．，2021我國古代建筑中兩種傳統(tǒng)硅酸鹽材料的物理力學(xué)特性研究李黎1，趙林毅2～，王金華1，李最雄2，3(1．中國文化遺產(chǎn)研究院，北京100871；2．國家古代壁畫保護(hù)工程技術(shù)研究中心，甘肅敦煌7362003．蘭州大學(xué)西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點實驗室，甘肅蘭州730000)摘要：水硬石灰廣泛應(yīng)用于歷史建筑物的保護(hù)修復(fù)。在前人對中國傳統(tǒng)水硬性石灰(仰韶水泥)研究的根底上，對燒料礓石和燒阿嘎土2種水硬石灰的根本物理力學(xué)性能及環(huán)境影響因素進(jìn)行試驗分析，并與歐洲2種型號水硬性石灰O'Ⅱ-IL2，NHL5)進(jìn)行比照。研究發(fā)現(xiàn)，在1000℃高溫環(huán)境下、歷經(jīng)3h焙燒得到的燒料礓石、燒阿嘎土加石英砂配制的試樣與歐洲水硬石灰加石英砂配制的試樣具有相似特性：收縮變形性小、孔隙率大、透水性及透氣性良好的根本性質(zhì)及較強的抗凍融、水穩(wěn)定性、耐溫濕度循環(huán)變化的影響及堿性介質(zhì)侵蝕的能力；不同齡期配比結(jié)石體的抗折、抗壓強度隨齡期的增加呈增長的趨勢。研究結(jié)果證明，這2種我國古代建筑中應(yīng)用的硅酸鹽材料經(jīng)過科學(xué)改性后，可應(yīng)用于我國石質(zhì)、土質(zhì)文物的加固，對我國傳統(tǒng)硅酸鹽材料的推廣具有重要意義。關(guān)鍵詞：建筑材料；水硬石灰；料礓石；阿嘎土；力學(xué)特性；耐久性中圈分類號：Tu52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000—6915(2021)10—2120—08RESEARCHoNPHYSICALANDMECHANICALCHARACTERISTICSoFTWoTRADITIoNALSILICATEMATERJALSINCHINESEANCIENTBUILDINGSLILil，ZHAOLinyi2～，WANGJinhual，LIZuixion92’3(1．ChineseAcademyofCulturalHeritage，Beo'ing100871，China；2．NationalAncientMuralProtectionEngineeringTechnologyResearchCenter，Dunhuang，Gansu736200，China；3．KeyLaboratoryofWesternHazardandEnvironmentalMechanics，Min括tryofEducation，LanzhouUniversity，Lanzhou，Gansu730000，China)Abstract：Naturalhydrauliclimeisextensivelyappliedtoprotectionandrestorationofhistoricbuilding．Basedthestudiesofconventionalnaturalhydrauliclime(Yangshaocement)，weconductedexperimentalanalysisoffundamentalphysicalpropertiesandenvironmentalfactorsofcalcinatedgingernetandAgasoil，andcomparedtotwoEuropeannaturalhydrauliclimes(NHL2，NHL5)．Theresultsindicatethat，GingernetandAgasoilburnedcalcinatedat1000℃for3hourshadthesimilarcharacteristicstothoseofEuropeanwaterlimes：lessshrinkinganddeformingcapacity，greatintervalporosity，goodwaterandgaspermeability，relativelystrongerresistancetofreezethawing，stabilityinwater，resistancetochangesoftemperatureandhumidity，andgoodresistancetoerosionofalkalinemedium；flexuralstrengthandcompressivestrengthofcalculusbodymatchedbymaterialsofdifferentagestendedtoincrease．Thestudyresultsindicatedthat，afterscientificmodification，thesetwosilicatematerialsappliedtoChineseancientbuildingsbeusedinconsolidationofhistoricalrelicsmadeofstoneand收稿日期l2021—05—25；修回日期l基金工程：中N3c49遺產(chǎn)研究院科研課題項1；1(2021一JBKY—01)；“十一五〞國家科技支撐方案課題(2021BAK53803)作者簡介；李黎(1975一)，女，博士，2006年于日本大阪大學(xué)地球綜合工學(xué)巖土工程專業(yè)獲博士學(xué)位，現(xiàn)任副研究員，主要從事巖土文物保護(hù)加固技術(shù)及加固材料方面的研究工作。E-mail：manmanlili@yahoo．com．ca第30卷第lO期 第30卷第lO期 李黎等：我國占代建筑中兩種傳統(tǒng)硅酸鹽材料的物理力學(xué)特性研究 ·212soilTheresultshaveimporLantsignificancemespreadingoftraditionalChinesesilicatematerialsKeywords,buildingmaterial；hydrauliclime：gingernet：Agasoil：mechanicalchⅡacteristics：durability1引言水硬石灰作為傳統(tǒng)的硅酸鹽建筑材料，歐美自20世紀(jì)70年代就開始廣泛廊片j于歷史建筑物的修復(fù)巾。在我固，這類材料莊幾千年前的古代房屋或寺院就已經(jīng)使用．但研究和應(yīng)用與國外相比還相劉滯后。這些傳統(tǒng)建筑材料是先祖下百年經(jīng)驗的積累和智慧的結(jié)晶，值得^們繼續(xù)去研究和傳承。2002月2茹安縣大地灣出產(chǎn)的料礓石年，被學(xué)術(shù)界評為中國20世紀(jì)百項考古重大發(fā)現(xiàn)之Fig2Ging“netofDadiw蛐sitesofQin’an。ol∞ty的甘肅省素安縣大地灣仲韶時期人類居住遺址，其中有一座被考古界譽稱為“原始宮殿〞(編號：F一t百灰?guī)r．做地面及屋(頂1而建筑材料時，將阿嘎土90I)的房址f見圖1)，是中國現(xiàn)存面秘最大、建造工破碎為不同粒級的小塊做骨料，與粉狀的哪嘎土摻藝水平屜高的史前時期的房屋建筑遺址〞“。房屋建加適量紅黏土混合，并以天然樹膠的水溶液配制成造丁仰韶中期，是當(dāng)時部落或部落聯(lián)盟丌]十集會、漿．然后用一種特制的桿石夯筑而成〞’。待漿液完祭祀或舉行某種宗教儀式的公共活動場所。房屋地辛結(jié)石后，先坩砂自打磨平整．然后在羊披上蘸酥面光潔平整，做T非常精細(xì)，特別在建造地面時大油反復(fù)擦磨刨光，這一建造工藝藏族同胞稱打阿嘎量使用了燒鈣結(jié)核輕骨科和阻這種骨科為集料．燒(見圖3k這樣做成的地麗，特B日是屋面攝致命的弱料砸石加工成的粉狀物摻加少量紅黏土為膠凝材料點是強度低、耐候性差，經(jīng)過反復(fù)凍融、溫濕度變制成。料礓石是一種第四紀(jì)黃十中沉積礓結(jié)石(當(dāng)?shù)鼗拳h(huán)境固素的影響，天然樹膠很快老化而產(chǎn)生龜稱料礓石，見圖21，其主要礦物j垃分為80％左右的裂、橙散、破碎lm滲漏甫水，地面3～5a就得進(jìn)行CaC01，20％左右的黏上(主要為s102)。這種地血材 重新維修，對殿堂內(nèi)精美壁畫和木構(gòu)件也造成嚴(yán)重料經(jīng)J力了血千多年的漫長歲月，現(xiàn)在的抗壓強度仍 破壞"|。舊與10MPa水泥砂漿地面強度相近〞。1。這是我國傳統(tǒng)硅酸鹽材料應(yīng)用最早的例證。圉3打阿嘎Fig3TampingAgarail罔l大地灣遺41：F一90I房址Fi91HousingsiteF9010fOadlwanslt∞ 這2種材料都是水硬性硅酸鹽材抖?，F(xiàn)場考卉發(fā)現(xiàn)和室內(nèi)模擬試驗研究證明，燒料礓石是在燒陶另一種我國古代建筑中的硅酸鹽材料是西藏傳 的窯中840℃～1040℃溫度條件下燒制而成。在統(tǒng)用于寺院房屋地面及屋f頂、而建筑材料的阿嘎 1000℃焙燒3h后，生成約339％的生石灰CaO，土。阿嘎土是一種約古80％CaC03和21)_'ASi02的 258％的B一硅酸93(13 cs)和176％鋁硅酸鈣巖石力學(xué)與工程學(xué)報C2AS。CaO是一種氣硬性膠凝材料，13一硅酸鈣和巖石力學(xué)與工程學(xué)報C2AS。CaO是一種氣硬性膠凝材料，13一硅酸鈣和鋁硅酸鈣是一種水硬性膠凝材料。這些氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材經(jīng)數(shù)千年后，在c02和H20作用下轉(zhuǎn)變成孔隙率較大的CaC03。因此，大地灣F一901地面材料經(jīng)歷了五千多年的漫長歲月，其抗壓 蓮羹15強度還和現(xiàn)代的10MPa水泥砂漿強度相近。西藏 寸Ⅱ寺院的房屋建筑材料阿嘎土，因為沒有經(jīng)過焙燒，只是做灰漿時參加適量天然樹膠15J，既不產(chǎn)生氣硬性膠凝材料CaO，也不產(chǎn)生水硬性膠凝材料B—CS及C2AS，并不具有化學(xué)膠凝特性，因此強度低、耐候性差。在巖土文物的修復(fù)加固中，保護(hù)加固材料的 試樣編號物理力學(xué)特性是非常重要的評價指標(biāo)，其物理力 圖4不同齡期結(jié)石體含水率變化學(xué)特性直接關(guān)系到巖土文物本體與修復(fù)加固材料的Fig．4Waterofcalculusbodyofdifferentages兼容性、結(jié)合的牢固程度，以及修復(fù)加固后的耐候性等【8’l效果及耐久性至關(guān)重要。測試結(jié)果說明，SL，SA，本研究選擇我國傳統(tǒng)水硬性石灰燒料礓石、燒 SH2，SH5試樣的孔隙率均為40％～50％，這就使阿嘎土與成功應(yīng)用于歐洲古建筑修復(fù)加固的2種 修復(fù)結(jié)石體具有很好的透水性和透氣性，也就是使水硬性石灰fNI-[L2及NHL5)的性能進(jìn)行了比照研 修復(fù)結(jié)石體與石質(zhì)文物本體很好地兼容、耐久而不究114‘17f，通過一系列試驗研究的結(jié)果對料礓石和阿 易產(chǎn)生剝離。嘎土進(jìn)行改性，開發(fā)適合于我國石質(zhì)、土質(zhì)文物保 2．2．2收縮變形性測試護(hù)加固的材料[18-301，這對我國古遺址及其他類型巖 與上述修復(fù)材料結(jié)石體的透水性及透氣性一土文物的保護(hù)具有非常重要的意義。 樣，修復(fù)結(jié)石體的收縮變形性對石質(zhì)文物保護(hù)修復(fù)后的耐久性也是非常重要的。制作40mmx40mm×160mm試樣，在室溫2根本物理力學(xué)試驗(25℃)、相對濕度70％條件下養(yǎng)護(hù)，采用P158型水泥砂漿、混凝土膨脹收縮測量儀對被測樣進(jìn)行收2．1試樣制備縮變形性測試(見圖5)。分別選1000℃焙燒3h料礓石和阿嘎土，制成180目粉狀物，再分別選180目的NHL2，NHL5及石英砂。分別以石英砂、料礓石以質(zhì)量比l：l，水灰比0．33制樣，試樣簡稱SL；石英砂、阿嘎土 以質(zhì)量比1：1，水灰比O．50制樣，試樣簡稱SA；石英砂、NHL2以質(zhì)量比1：1，水灰比O．42制樣， 逞瓣好擎試樣簡稱SH2；石英砂、NHL5以質(zhì)量比1：l，水灰比0．35制樣，試樣簡稱SH5。以70mmxT0mmx 70mm和40ram×40mm×160mm兩種類型試樣進(jìn)行物理力學(xué)性能的測試和耐候性試驗。試樣編號2．2物理力學(xué)性質(zhì)圖5收縮變形性測試2．2．1結(jié)石體不同齡期含水率變化和孔隙率Fig．5Testshrinkinganddeformingcapacity依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[3IJ進(jìn)行試驗。制作40mmx40[FIITI×160mm試樣，分別測試結(jié)石體3，7，14，28d齡期的 測試結(jié)果說明，經(jīng)改性后的中國傳統(tǒng)材料燒料含水率變化，測試結(jié)果見圖4。 礓石、燒阿嘎土和歐洲成功用于石質(zhì)文物保護(hù)的水巖土文物修復(fù)材料的透水性和透氣性對其修復(fù) 硬性石灰NHL2及NHL5，其結(jié)石體的收縮變形性第30卷第10期 第30卷第10期 李黎等：我國古代建筑中兩種傳統(tǒng)硅酸鹽材料的物理力學(xué)特性研究圖6齡期一波速關(guān)系圖 期時，其抗折強度與SL試樣幾乎相同，但3d齡期Fig．6Relationshipsbetweenageandwavevelocity 的抗折強度僅為SL試樣的49．49％。在相同的養(yǎng)護(hù)條件下SL試樣在3d齡期的無側(cè)圖6結(jié)果說明，SL，SA，SH2，SH5試樣有基 限抗壓強度到達(dá)2．45MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他3種試樣本相似的隨齡期變化的彈性波速，具有以下特點： 的強度∞．46～1．00Mea)，之后隨齡期增長，7，14和f11隨著齡期的增加，波速呈增長趨勢。 28d齡期抗壓強度逐漸增大。SA試樣隨著齡期的增(2)1～7d時波速增長緩慢，之后持續(xù)增長。 長，強度增大的規(guī)律與SL試樣根本相同，其3d的(3)SL和SA試樣在2d之后，波速稍有下降的無側(cè)限抗壓強度到達(dá)28d齡期抗壓強度的23．6％，趨勢，第4天后又開始增長。歐洲水硬石灰呈持續(xù)之后隨齡期增長，28d齡期的抗壓強度為1．95MPa，增長趨勢。 與SH2及SH5試樣的2．10和2．49MPa較為接近。(4)不同齡期的相同時段，歐洲水硬石灰波速 與SA試樣相比，SL試樣具有較高的抗折強度和無較料礓石和阿嘎土的大，順序為SH5試樣>SH2試 側(cè)限抗壓強度。同時具有更高的早期強度，其根本樣>SL試樣>SA試樣。 原因是SL試樣中的燒料礓石含有較高的13-C2S和(5)結(jié)石體在22d之后，波速的增加趨于緩慢； CAS水硬成分，而SA試樣中的燒阿嘎土含有較高的CaO。25d之后，波速變化很小，根本趨于穩(wěn)定狀態(tài)。歐洲成功用于石質(zhì)文物保護(hù)的水硬石灰NHL2(6)比照SL，SA，SH5，SH2試樣相應(yīng)的齡期及NHL5，其齡期的抗折強度和無側(cè)限抗壓強度特強度，其變化與波速變化趨勢一致。性根本與中國的燒阿嘎土相似。整體評價，中國的2．2．4齡期強度測試燒料礓石較燒阿嘎土、NHL2和NHL5與石英砂配制作40mmx40mm×160mlTl試樣、采用JJ一5 比的結(jié)石體都有較高的抗折強度和抗壓強度，而較電動抗折儀、CSS—WAW300DL電液伺服萬能試驗高的早期強度和較低的收縮率也足以保證其在石質(zhì)機，分別測結(jié)石體3，7，14，28d齡期的抗折強度、 文物保護(hù)中的良好效果?？箟簭姸?見圖7)。試驗數(shù)據(jù)依據(jù)方法[32】檢驗。圖7的測試結(jié)果說明，在相同的養(yǎng)護(hù)條件下SL 3環(huán)境因素對結(jié)石體的影響試驗試樣3d齡期的抗折強度到達(dá)1．03MPa，為28d齡期抗折強度的93．6％，說明SL試樣有非常高的早期 巖土文物保護(hù)加固材料最關(guān)鍵的因素是環(huán)境介巖石力學(xué)與工程學(xué)報 巖石力學(xué)與工程學(xué)報 2021年質(zhì)變化對其物理力學(xué)性質(zhì)的影響，因此，對SL，SA，因此，燒料礓石、燒阿嘎土和歐洲水硬石灰SH2，SH5試樣進(jìn)行溫度變化、水穩(wěn)定性、安定性、NHL2及NHL5的膠凝體，只有在水和C02存在的耐堿性、耐凍融性、溫濕度變化等因素對強度的影環(huán)境中，逐漸進(jìn)行水化和碳化反響，生成多孔隙的響試驗。樣品制作同節(jié)2．1所述。 CaC03膠凝體，CSH主要為提高膠凝體的強度做貢3．1固化溫度對結(jié)石體強度的影響 獻(xiàn)，固化溫度對強度的影響不大。將40mmx40160mm試樣，在室溫下固化 3．2結(jié)石體的水穩(wěn)定性3d后分別在50℃，100℃及150℃條件下固化8h 將50d齡期的40mmx40mmxl60mm試樣，后測其強度(見圖8)。 在室溫水中浸泡24h，取出后立即進(jìn)行濕試塊的抗折、抗壓強度測試(見圖9)。星 豈罨 ≤蜊 蜊暇 強轄 轄轄 堰 疊罨巡驥出蟮試樣編號 試樣編號圖8 固化溫度對結(jié)石體抗折、抗壓強度的影響 圖9結(jié)石體經(jīng)水浸泡后抗折、抗壓強度的變化Fig．8Effectsofsolidificationtemperatureflexuralstrength／ Fig．9Changesofflexuralstrength／compressivestrengthofcompressivestrengthofthecalculusbody calculusbodyafterimmersedinwater測試結(jié)果說明，SL，SA，SH2，SH5試樣隨固 測試結(jié)果說明，SL，SA，SH2，SH5試樣在水化溫度升高，SL試樣的抗折強度稍有提高，而SA， 中浸泡24h后，所有試樣外形完整無損，也未開裂。SH2及SH5試樣的抗折強度略有下降。隨固化溫度 SL和SH2試樣在水中浸泡24h后，其抗折強度前升高，抗壓強度變化不大，有的略有提高，有的略 者下降較大，后者略有下降，而SA和SH5試樣的有下降，未呈現(xiàn)規(guī)律性變化。因此，在25℃～150℃ 抗折強稍有提高。SA，SH2和SH5試樣在水中浸范圍內(nèi)，隨固化溫度升高，對SL，SA，SH2，SH5 泡24h后，其抗壓強度略有下降，而SA試樣的抗試樣的強度影響不大。 壓強度略微升高。由此說明SL，SA，SH2，SH5燒料礓石、燒阿嘎土及歐洲水硬石灰NHL2， 試樣有較好的水穩(wěn)定性，加固石質(zhì)文物后有很好的NHL5中都含有一定量的氣硬性膠凝材料CaO和水 防雨蝕性能。硬性膠凝材料D．C2S及CAS，CaO在H20的作用下 3．3結(jié)石體的安定性先生成Ca(OH)2，再逐漸吸收空氣中的C02生成 將50d齡期的40mmx40minxl60mm試CaC03，其強度逐漸提高。B—C2S及CAS也是在H20 樣，先在飽和Na2SO。溶液中浸泡20h，取出后在的作用下進(jìn)行水化反響，生成CSH凝膠，其強度快 105℃條件下烘4h，如此反復(fù)循環(huán)5次后，對試樣速提高，具體如下： 進(jìn)行抗折、抗壓強度測試，結(jié)果見圖10。(11氣硬性： 測試結(jié)果說明，SL，SA，SH2，SH5試樣經(jīng)5CaO+H20一Ca(OH)2+Q[放熱] 次反復(fù)循環(huán)后，所有試樣外形根本完整，外表輕微Ca(OH)2+C02----CaC03+H20 掉皮。SL，SH2試樣抗折強度稍有下降，SA，SH5(2)水硬性： 試樣的抗折強度明顯提高；SL，SA，SH2，SH5試p—CaO‘Si02(p-CS)+nH20—13一CaO‘Si02· 樣的抗壓強度都有不同程度提高，這是由于Na2S04nH20([3一CSH。) 滲入結(jié)石體的孔隙，在105℃加熱時形成結(jié)晶，填2CaO。A1203。Si02(C2AS)+nH20-'2CaO。A1203· 充了結(jié)石體的局部孔隙，使其強度提高。Si02。nH20(C2ASH。) 試驗結(jié)果證明，SL，SA，SH2，SH5試樣有很第30卷第10期 第30卷第10期 李黎等：我國古代建筑中兩種傳統(tǒng)硅酸鹽材料的物理力學(xué)特性研究 ·2125·將50d齡期的40mmx40mmxl60mm試樣，先在一30℃低溫環(huán)境下放置12h，然后在溫度25℃、相對濕度70％條件下融12h，如此反復(fù)凍融18個循環(huán)后對試樣進(jìn)行抗折、抗壓強度測試，結(jié)果如圖12Bd蔞越驥轄堰 所示。盂善越驥目堰試樣編號圖10結(jié)石體安定性試驗的抗折、抗壓強度變化Fig．10Changesofflexuralstrength／compressivestrengthof 疊善越驥轄蟋疊q∈越嘿出蝠calculusbodyafterstability好的安定性。因為石窟遺址或土建筑遺址的巖土體 裂隙滲水中往往含有大量的可溶性鹽，如Na2S04， 試樣編號NaCl等。如果古遺址的保護(hù)加固材料有很好的安定 圖12凍融前后抗折、抗壓強度的變化性，對提高古遺址的穩(wěn)定性及加固保護(hù)效果將起到Fig．12Changesofflexuralstrength／compressivestrength非常重要的作用。 beforeandaftertestfreezethawing3．4結(jié)石體的耐堿性將50d齡期的40mmx40mmxl60mm試樣， 測試結(jié)果說明，SL，SA，SH2，SH5試樣反復(fù)先在2％的NaOH溶液中浸泡12h，取出后在105℃凍融18個循環(huán)后所有試樣外形完整無損，也未開烘4h后，對試樣進(jìn)行抗折、抗壓強度測試，結(jié)果裂，但SL，SH2及SH5試樣的抗折強度都有不同程度下降，SA試樣的抗折強度較明顯提高；SL試見圖11。樣抗壓強度明顯下降，SA試樣的抗壓強度稍有下降，SH2和SH5試樣的抗壓強度略有提高。試驗證明，SL，SA，SH2，SH5試樣都有較強的抗凍融性。疊這一特性對我國西北地區(qū)古遺址的保護(hù)尤其重要。善蜊 3．6結(jié)石體的溫濕度循環(huán)疆轄 將50d齡期的40mmx40mmxl60mm試蝠孟善瑙嘿坦囅 樣，先在100oC烘箱中加熱12h，后取出在溫度25℃，RH70％恒溫恒濕箱中放置12h，如此反復(fù)循環(huán)18個周期后對試樣進(jìn)行抗折、抗壓強度試樣編號 測試(見圖13)。圖11結(jié)石體耐堿性試驗的抗折、抗壓強度變化 Fig．11Changesofflexuralstrength／compressivestrengthbeforeandafteralkaliresistance測試結(jié)果說明，SL，SA，SH2，SH5試樣經(jīng)耐 堿性試驗后，試樣外形根本完整，外表輕微掉皮。 疊善型想轄輾譽q∈越艇齟蟋SL，SA和SH2試樣的抗折強度都有不同程度下 降，SH5試樣的抗折強度略有提高；sL試樣的抗壓強度明顯提高，SH5試樣的抗壓強度略有提高， 試樣編號SA和SH2試樣的抗壓強度都略有下降。試驗證圖13溫濕度循環(huán)前后抗折、抗壓強度的變化明，SL，SA，SH2，SH5試樣都有較強的耐堿性。Fig．13Changesofflexumlstrengthandcompressivestrength3．5結(jié)石體的凍融試驗 beforeandaftercirculationoftemperatureandhumidity巖石力學(xué)與工程學(xué)報測試結(jié)果巖石力學(xué)與工程學(xué)報測試結(jié)果說明，SL，SA，SH2，SH5試樣經(jīng)溫 (2)從圖14可以看出，挾沙風(fēng)為6～16m／s時，度、濕度變化反復(fù)循環(huán)，所有試樣外形完整無損， SL，SH5試樣質(zhì)量減少的較慢，風(fēng)蝕模數(shù)變化不大，也無開裂，但所有試樣的抗折強度和抗壓強度都略 18～28rn／s挾沙風(fēng)吹蝕時，風(fēng)蝕模數(shù)顯著增加，分有不同程度的下降，SL試樣強度下降較明顯。由于 別由4．41和4．07kg／(m2．h)增加至26．93ked(m2·h)燒料礓石較燒阿嘎土、NHL2及NHL5試樣中含有和66．34kg／(m2．h)，質(zhì)量減少得較快。較多的D．c2s和C2AS水泥成分，SL結(jié)石體的強度(3)挾沙風(fēng)在10m／s時，挾沙風(fēng)吹蝕10min，就明顯高于SL，SA，SH2，SH5試樣的強度。SL試SA，SH2試樣質(zhì)量減少明顯增加，在12m／s挾沙風(fēng)樣的強度主要依靠其中的B—c2s和C2AS進(jìn)行水化反之后，風(fēng)蝕模數(shù)持續(xù)增長，分別由12．53和6．71應(yīng)生成CSH和CA}hl而提高，由于結(jié)石體在100℃kg／(m2．h)增加至206．35和179．84k叭m2．h)，質(zhì)量烘箱中加熱12小時后，又在25℃，RH70％的恒溫減少顯著增加。恒濕箱中放置12h，如此反復(fù)循環(huán)18個周期。這一(4)比擬相同風(fēng)速的風(fēng)蝕模數(shù)，SL，SH5試樣老化過程明顯影響了燒料礓石中13-C2S和C2AS的的耐風(fēng)蝕性能明顯優(yōu)于SA和SH2試樣?？傮w評水化作用，結(jié)果導(dǎo)致結(jié)石體強度下降明顯。 價，SL，SA，SH2，SH5試樣都有相當(dāng)強的耐風(fēng)總體評價，SL，SA，SH2，SH5試樣都有較強 蝕性能。的耐溫濕度變化的特性，這有利于提高古遺址保護(hù)4結(jié)論與展望加固后的耐候性。3．7耐風(fēng)蝕的風(fēng)洞模擬試驗通過以上試驗，可得出如下結(jié)論：試驗分別采用風(fēng)速為6，8，10，12，16，18，(1)中國傳統(tǒng)的2種硅酸鹽材料料礓石和阿嘎20，24，28，32m／s的挾沙風(fēng)，進(jìn)行樣品耐風(fēng)蝕的土經(jīng)高溫焙燒改性后，與歐洲水硬石灰NHL2，風(fēng)洞模擬試驗，吹蝕時間為10min。根據(jù)試驗結(jié)果NHL5有根本相似的物理力學(xué)特性。SL，SA，SH2，給出挾沙風(fēng)風(fēng)速與風(fēng)蝕模數(shù)的關(guān)系圖(見圖14)。SH5試樣都有大的孔隙率、非常小的收縮變形性和∞好的透氣、透水性能。如 (2)SL，SA，SH2，SH5試樣都有較好的水穩(wěn)∞ 定性、抗凍融性、耐風(fēng)蝕性、耐堿性介質(zhì)侵蝕、耐如 溫濕度變化的能力等特性，均有利于提高古遺址∞ 保護(hù)修復(fù)后的抗風(fēng)蝕、雨蝕性及耐候性能。如 (3)中國傳統(tǒng)的古建筑材料阿嘎土和料礓石l【●II．rg．堂)／纂輜西匿∞ 經(jīng)高溫焙燒改性后，與歐洲已經(jīng)成功應(yīng)用于石質(zhì)文如 物保護(hù)修復(fù)的水硬石灰NHL2及NHL5一樣，是一種性能優(yōu)良的適用于石質(zhì)、土質(zhì)文物保護(hù)加固的材料。風(fēng)速／(m·S-1)我國有一大批石窟和土建筑遺址，如著名的敦圖14挾沙風(fēng)風(fēng)速與風(fēng)蝕模數(shù)的關(guān)系圖Fig．14Relationshipsbetweensandwindvelocityandwind煌莫高窟、大同的云崗石窟、新疆吐魯番的交河故erosionmodulus 城及高昌故城等。西藏有大小一千多座寺院，如著名布達(dá)拉宮、羅布林卡及薩迦寺等。這些石窟、土風(fēng)洞模擬試驗果說明： 建筑故城及西藏的佛教寺院有相當(dāng)一局部是世界文(1)料礓石和阿嘎土重塑樣(L，A試樣)的耐風(fēng) 化遺產(chǎn)，保護(hù)工作迫在眉睫。而保護(hù)和搶救這批文蝕性能極差，經(jīng)8m／s的挾沙風(fēng)吹蝕10min后，質(zhì) 物的關(guān)鍵是尋找適宜的巖土文物保護(hù)加固材料及工量分別損失了13．34％和45．5l％，風(fēng)蝕模數(shù)分別為藝方法[7-195．87和338．04kg／(m2．h)；經(jīng)10rn／s的挾沙風(fēng)吹蝕歐洲的水硬石灰NHL2及NHL5是一種定型的10min后，質(zhì)量分別損失了24．3％和87．78％，風(fēng)蝕建筑材料，而中國傳統(tǒng)的古建筑材料阿嘎土和料礓模數(shù)分別為151．04和355．17kg／(m2．h)。經(jīng)12，16石因產(chǎn)地不同有多種類型。不同產(chǎn)地的料礓石和阿m／s的挾沙風(fēng)分別吹蝕10min后，料礓石的質(zhì)量分嘎土中，Si02、黏土和CaC03的含量不同。通過試別損失了40．95％和63．09％。 驗研究，選擇不同產(chǎn)地的料礓石和阿嘎土，控制第30卷第lO期 第30卷第lO期 李黎等：我國古代建筑中兩種傳統(tǒng)硅酸鹽材料的物理力學(xué)特性研究 ·2127·ofenvironmentaleriect[J]．Chinese焙燒溫度，使生成物中水硬組分和氣硬組分比例產(chǎn)MechanicsEngineering，2021，28(5)：1080．(inChinese))生有規(guī)律的變化，生產(chǎn)出多種不同類型的燒料礓石 【14】張得煊，王同瑞，王旭東，等．經(jīng)PS材料加固后遺址土體熱傳導(dǎo)和燒阿嘎土，通過對其物理力學(xué)特性研究，可開發(fā) 性能的試驗研究【J】．巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2021，30(1)：202—207Dexuan，WANGTongrui，WANGa1．Experimental出適用于不同巖土類古遺址保護(hù)修復(fù)材料。 studyofthepotassiummaterials[J]．ChineseMechanicsandEngineering，201l，30(11：202—207．(inChinese))參考文獻(xiàn)(References)： 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