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养心殿西暖阁花洋布染料成分研究报告

化纤与纺织技术 2024年第3期53卷 4-6页

作者：王辉王菊琳张涛张典故宫博物院北京100009 北京化工大学北京100010 北京市考古研究院北京100010

2019年,北京故宫博物院对养心殿进行全面修缮,其间发现养心殿西暖阁一层佛堂墙壁表面处,裱糊了一种特殊的花洋布织物。文章选用佛堂长春书屋北侧墙壁花洋布样本,采用体视显微镜(Anyty)、偏光显微镜(ZL500LPT)、色差计(JZ-300)、高效液... 详细信息

2019年,北京故宫博物院对养心殿进行全面修缮,其间发现养心殿西暖阁一层佛堂墙壁表面处,裱糊了一种特殊的花洋布织物。文章选用佛堂长春书屋北侧墙壁花洋布样本,采用体视显微镜(Anyty)、偏光显微镜(ZL500LPT)、色差计(JZ-300)、高效液相色谱仪(Shimadzu LC-20AD)、质谱仪(Thermo LTQ XL)等仪器设备,对织物的形貌、材质进行了分析,对其工艺、质料有了初步认识。

关键词：花洋布染料成分分析养心殿

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不同古建筑灰浆加固剂的修复效果研究

建筑材料学报 2023年第5期26卷 530-537页

作者：陈绍华王菊琳北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

针对古建筑中需原位保护的灰浆,选用磷酸氢二铵(DAP)、正硅酸乙酯和纳米氢氧化钙溶液配制了6种加固剂,从相容性和有效性两方面评估其对灰浆的加固效果.结果表明:综合性能最佳的加固剂为添加5%(体积分数)无水乙醇的0.1 mol/L的DAP溶液;... 详细信息

针对古建筑中需原位保护的灰浆,选用磷酸氢二铵(DAP)、正硅酸乙酯和纳米氢氧化钙溶液配制了6种加固剂,从相容性和有效性两方面评估其对灰浆的加固效果.结果表明:综合性能最佳的加固剂为添加5%(体积分数)无水乙醇的0.1 mol/L的DAP溶液;加固后灰浆生成化学性质更稳定的羟基磷灰石矿物,其表面致密性有所提高,色度变化符合文物保护要求,残留N、P元素的风险小,加固剂的相容性好;加固后灰浆的毛细吸水能力、表面黏聚力、动弹性模量及抗压强度均得到显著改善,加固剂的有效性好.

关键词：古建筑灰浆加固羟基磷灰石正硅酸乙酯无损检测

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故宫养心殿屋顶红灰中显色成分鉴别及其影响

光谱学与光谱分析 2023年第3期43卷 877-882页

作者：张典王辉陈寅炜王菊琳故宫博物院北京100009 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 文物保护领域科技评价研究国家文物局重点科研基地北京100029

传统宫殿建筑的红色灰浆常用天然矿物红土作为显色剂,但由于红土矿被限制开采等原因,目前古建筑修缮常用工业合成氧化铁红替代红土,但出现了红灰防水性差、开裂剥落等现象。为探究该现象出现的原因,采集故宫养心殿中三座殿所(正殿、西... 详细信息

传统宫殿建筑的红色灰浆常用天然矿物红土作为显色剂,但由于红土矿被限制开采等原因,目前古建筑修缮常用工业合成氧化铁红替代红土,但出现了红灰防水性差、开裂剥落等现象。为探究该现象出现的原因,采集故宫养心殿中三座殿所(正殿、西围房、后殿)屋顶的红色夹垄灰样品,通过X射线衍射(XRD)确定样品的主要物相组成,结果表明:各殿样品的主要组成皆为方解石、氧化铁及石英,此外含有少量的钠长石及埃洛石。由于各殿样品色度差异较大,因此结合粉末微观形貌及Mapping测试,对比微观颗粒的形态、颜色及文物样品断面元素分布情况,结果表明正殿及后殿样品的粉末微观形貌显示为色泽均匀、饱满的深红色颗粒,伴有黑色或棕黄色矿物颗粒,且由元素分布结果可知样品内Fe元素分布不均匀,且与Al和Si元素分布不一致;而西围房样品的粉末微观形貌显示为浅色颗粒,伴有其余矿物组成存在。元素分布结果表明样品内Fe元素分布均匀,与Al和Si元素分布一致,得出正殿、后殿的红灰样品所用原料及显色物质为白灰、红土、氧化铁红;西围房的红灰样品所用原料及显色物质为白灰、红土,首次提出了红土与氧化铁间的鉴别方法。通过扫描电子显微镜(SEM)探究显色物质对样品微观形貌的影响,结果表明仅含红土的样品结构连续且致密,添加氧化铁红后两相结合较差,孔隙较多。为进一步探究红土、氧化铁红对样品性能的影响,分别制备了添加红土、氧化铁红的模拟试样,结合文物样品及分别添加红土、氧化铁的模拟试样物理力学性能测试结果可知,用氧化铁红替代红土制作夹垄灰,相对于用红土制作的夹垄灰,其物理力学性能较差。

关键词：故宫养心殿夹垄灰 X射线衍射能谱偏光显微镜

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红土含量对古建红灰性能的影响及作用机制

建筑材料学报 2022年第10期25卷 1055-1060页

作者：王辉张典陈寅炜王菊琳故宫博物院北京100029 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 文物保护领域科技评价研究国家文物局重点科研基地北京100029

制备了一定梯度红土含量的红灰样品,通过物理力学性能测试、冻融循环试验分析了红土含量对红灰性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)等技术探究了红土的作用机制.结果表明:添加红土后,红灰的防水性、... 详细信息

制备了一定梯度红土含量的红灰样品,通过物理力学性能测试、冻融循环试验分析了红土含量对红灰性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)等技术探究了红土的作用机制.结果表明:添加红土后,红灰的防水性、力学性能与耐冻融性均得到改善;红灰中红土与Ca(OH)_(2)发生了火山灰反应,生成的水化硅酸钙填充在红灰孔隙中,提高了其结构的致密性;随着红土掺量的增加,红灰的碳化速率加快,有利于其早期强度的提升.

关键词：古建筑红灰火山灰反应

古建筑修缮中粉化石灰的占比对灰浆性能的影响

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材料导报 2023年第10期37卷 129-134页

作者：张典王辉陈绍华王菊琳故宫博物院北京100009 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 文物保护领域科技评价研究国家文物局重点科研基地北京100029

古建筑修缮现场,块状生石灰原材料粉化变质不可避免,实际施工中也难免掺入粉化石灰。为了探究粉化变质石灰的占比对灰浆性能的影响,首先利用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)和热重分析(TG)对块状生石灰及粉化石灰的纯度及变质程度... 详细信息

古建筑修缮现场,块状生石灰原材料粉化变质不可避免,实际施工中也难免掺入粉化石灰。为了探究粉化变质石灰的占比对灰浆性能的影响,首先利用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)和热重分析(TG)对块状生石灰及粉化石灰的纯度及变质程度进行了定性及定量分析,然后以相同水灰比、不同粉化石灰占比制样,进行性能对比及机理研究。结果表明:石灰原材料纯度高,块状生石灰未变质,为纯CaO,粉化石灰部分变质,其中CaCO_(3)含量为17.93%。粉化石灰占比增加降低了试样的表面硬度,对养护28 d的试样力学强度影响小,对养护60 d的灰浆试样力学强度有增大趋势,粉化石灰占比达到50%时降低了灰浆的耐水性、抗冻性。干燥表观密度、显气孔率、吸水率、碳化深度及扫描电镜(SEM)结果分析得出性能差异主要是由于粉化石灰胶结性降低,以及制样时粉灰所需水少,相同水灰比条件下剩余游离水多,使得粉灰试样致密度低、孔隙率及吸水率大,从而加快了碳化。工程实际使用中可将粉化石灰占比控制在40%以内。

关键词：古建筑修缮传统灰浆块状生石灰粉化石灰气硬性石灰碳酸化

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不同古建筑灰浆加固剂的修复效果研究

建筑材料学报 2023年

作者：王菊琳陈绍华北京化工大学材料科学与工程学院

本研究针对古建筑中需原位保护的灰浆，选用磷酸氢二铵（DAP）、正硅酸乙酯（TEOS）、纳米氢氧化钙（NCH），配制6种加固剂，从相容性和有效性两方面评估加固效果。结果表明：综合性能最佳的加固剂为添加5%无水乙醇的0.1mol/L DAP溶液... 详细信息

本研究针对古建筑中需原位保护的灰浆，选用磷酸氢二铵（DAP）、正硅酸乙酯（TEOS）、纳米氢氧化钙（NCH），配制6种加固剂，从相容性和有效性两方面评估加固效果。结果表明：综合性能最佳的加固剂为添加5%无水乙醇的0.1mol/L DAP溶液，在相容性方面，加固后灰浆生成化学性质更稳定的矿物羟基磷灰石，表面致密性升高，色差变化符合文物保护要求，残留N、P元素的风险小；在有效性方面，加固后灰浆的毛细吸水能力、表面粘聚力、动弹性模量及抗压强度均得到显著改善。

关键词：古建筑灰浆加固羟基磷灰石正硅酸乙酯无损检测

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煅烧红土替代红土制备红灰的可行性研究

建筑材料学报 2023年第3期26卷 332-338页

作者：陈寅炜王菊琳北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 北京化工大学材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029 文物保护领域科技评价研究国家文物局重点科研基地北京100029

古建筑红灰存在强度低、耐冻融性较差等现象,为提高红灰的性能,将红土分别于600、800℃下进行煅烧,并用煅烧红土替代红土与石灰混合制备红灰,并研究了红灰试样的物理力学性能及耐冻融性.结果表明以煅烧红土为原料的试样性能皆优于以红... 详细信息

古建筑红灰存在强度低、耐冻融性较差等现象,为提高红灰的性能,将红土分别于600、800℃下进行煅烧,并用煅烧红土替代红土与石灰混合制备红灰,并研究了红灰试样的物理力学性能及耐冻融性.结果表明以煅烧红土为原料的试样性能皆优于以红土为原料的试样,其中耐冻融性显著提升.分析各试样的物相组成与微观形貌可知,煅烧红土与氢氧化钙发生了火山灰反应,且添加了煅烧红土的试样中骨料与基体结合更为紧密,这是其性能提升的重要原因.

关键词：古建筑红灰煅烧红土火山灰反应

基于ATR-FTIR和PAC微损快速鉴别颜料层中的蛋白质粘合剂（英文）

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光谱学与光谱分析 2019年第7期39卷 2299-2306页

作者：许昆王菊琳北京化工大学材料电化学过程重点实验室北京100029 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 文物保护领域科技评价研究国家文物局重点科研基地北京100029

相较于气相色谱-质谱(GC-MS)和高效液相色谱(HPLC),衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)能实现绘画颜料中蛋白质种类的“不分离即分析”,从而简化分析步骤和减小文物样品的消耗。这项研究验证了ATR-FTIR用于颜料中蛋白质种类鉴别的... 详细信息

相较于气相色谱-质谱(GC-MS)和高效液相色谱(HPLC),衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)能实现绘画颜料中蛋白质种类的“不分离即分析”,从而简化分析步骤和减小文物样品的消耗。这项研究验证了ATR-FTIR用于颜料中蛋白质种类鉴别的可行性。以石青和白垩为矿物颜料,牛奶、明胶和鸡蛋为蛋白质粘合剂制备了新鲜样品和经紫外光老化的模拟文物样品,运用二阶导数光谱和主成分分析建立了模式识别模型。结果表明模拟文物样品中蛋白质的种类能通过新鲜样品建立的模型进行识别。因此,ATR-FTIR在文化遗产领域中蛋白质种类的微损和快速鉴别具有巨大的潜力。

关键词： ATR-FTIR 主成分分析紫外加速老化蛋白质粘合剂文化遗产保护

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古建筑琉璃瓦抗冻融性影响因素探究

西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2023年第5期55卷 697-703页

作者：李静李雪婷王菊琳郑贵元故宫博物院北京100009 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 北京化工大学材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029 文物保护领域科技评价研究国家文物局重点科研基地北京100029

自然环境中的冻融作用不仅会造成琉璃样品表面釉层脱落,还会导致胎体断裂等严重破坏.以清代琉璃瓦及现代烧制琉璃瓦为研究对象,分析胎体和釉层的化学组成、形貌、致密度、显气孔率、吸水率、抗冻融性等.结果发现,冻融产生的破坏主要为... 详细信息

自然环境中的冻融作用不仅会造成琉璃样品表面釉层脱落,还会导致胎体断裂等严重破坏.以清代琉璃瓦及现代烧制琉璃瓦为研究对象,分析胎体和釉层的化学组成、形貌、致密度、显气孔率、吸水率、抗冻融性等.结果发现,冻融产生的破坏主要为胎体开裂和釉层脱落两种类型,部分样品在釉面脱落的同时带下了相邻的胎体.现代烧制琉璃瓦整体上呈现较好的抗冻融性能,较低的胎体吸水率可提高琉璃瓦的抗冻融性能,胎釉中间层尤其是化妆土层可缓解冻融过程中胎体体积的变化对釉层的破坏;在烧制条件相同时,Al 2O 3含量的降低与K 2O含量的升高有利于提高胎体的烧结程度,进而提高琉璃瓦的抗冻融性能,研究成果可为古建筑修缮提供一定的科学依据.

关键词：琉璃瓦冻融胎釉破坏吸水率