开封仿遗址土水理性质的改良研究

作     者：岳建伟 林健 王永锋 刘天军 张焱飞 王思远 王巍智 YUE Jianwei;LIN Jian;WANG Yongfeng;LIU Tianjun;ZHANG Yanfei;WANG Siyuan;WANG Weizhi

作者机构：河南大学土木建筑学院河南开封475004 开封城墙文物保护管理所河南开封475004 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2020年第52卷第1期

页      面：46-55页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

基　　金：河南省科技厅基础与前沿研究项目(162300410012) 

主　　题：仿遗址土 改良 毛细吸水 浸水试验 

摘      要：黄河泛滥造成开封地域水位较低且含盐量较高,毛细作用下使以土为主建造而成的开封城墙底部处于潮湿干燥交替的状态。在盐渍、冻胀等作用下引起城墙的不断劣化,如何控制毛细作用的发生为历史建筑保护的关键问题。为探究城墙土的保护和修复方法,本文确定4类16种试样的仿遗址土,分别含有0、1%、3%、5%质量比的有机硅憎水剂SHP–60改良仿遗址土的毛细吸水和浸水崩解试验,探究不同SHP–60含量下仿遗址土水理性质的改良效果,并利用扫描电镜拍摄SEM图片,观察土样的微观结构,发现SHP–60分子吸附土颗粒表面发生团聚和连接作用,内部孔隙减少形成防水膜,增加土样的耐水性。揭示SHP–60改良仿遗址土的作用机理。结果表明:土颗粒孔隙周围的SHP–60覆膜可以产生较大的疏水力,有效增强土颗粒的疏水特性,仿遗址土随着SHP–60掺量的增加,水理性质改良效果越好,其中SHP–60掺量为5%的仿遗址土较改良前毛细吸水质量降低92.34%,有效地降低了仿遗址土的毛细作用力,使土的耐水性提高。浸水试验发现,气泡产生的多少与反应剧烈程度随SHP–60掺量的增加而降低。少量SHP–60的掺量可以有效提高仿遗址土的耐崩解性能。3%~5%掺量的有机硅憎水剂能够改变仿遗址土的微观结构界面特性,减少内部孔隙,增加土样密实度,形成的防水膜改变了颗粒间表面张力的作用方向,形成的疏水力阻止了水的浸入,进而有效地提高了仿遗址土的耐水性能,阻挡地下毛细水对遗址土的侵蚀,研究结果为土遗址修复提供了新思路。