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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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不同古建筑灰浆加固剂的修复效果研究

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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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古建筑灰浆性能增强方法及耐久性试验研究

古建筑灰浆性能增强方法及耐久性试验研究

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作者：闫强强西京学院

学位级别：硕士

古建筑大多数暴露在野外,经历了多年环境作用,材料性能劣化,甚至还遭受人为破坏等,使得现存古建筑大多面临倾覆或破坏的危险,而其保护又受到“最小干预原则”等限制,难度较大,特别是古砌体建筑的保护。本文以古砌体建筑保护为背景,主要... 详细信息

古建筑大多数暴露在野外,经历了多年环境作用,材料性能劣化,甚至还遭受人为破坏等,使得现存古建筑大多面临倾覆或破坏的危险,而其保护又受到“最小干预原则”等限制,难度较大,特别是古砌体建筑的保护。本文以古砌体建筑保护为背景,主要研究了古砌体建筑结构中的胶凝材料,即糯米灰浆的性能增强方法和耐久性提升技术,主要研究工作如下:（1）以传统糯米石灰基灰浆为基础,通过添加不同掺量的纤维素纤维和偏高岭土等性能增强材料,设计并制备了11组共660块传统糯米灰浆及性能增强糯米灰浆试块,进行了相应的物理力学性能试验,得出了性能增强材料的合理掺量及性能提升效果。结果表明,采用偏高岭土替代石灰的合理替代率为25%,这时试块的抗压强度增加了约2倍,抗折强度增加了约1.3倍。（2）在偏高岭土替代率为25%的基础上,参考已有相关研究成果,经过对比分析,采用1%和2%纤维素纤维的掺加率,研究了掺加纤维素纤维对其物理力学性能的影响。结果表明,随着纤维素纤维的增加,试块的抗压强度和抗折强度均增加。一般地,纤维素纤维掺加量为1%和2%时,试块的抗压强度增加了1.5倍左右,相应的抗折强度分别增加了约1.6倍和1.9倍。（3）通过对水冻融循环过程中试块的质量损失,相对动弹性模量损失和耐冻融循环次数,以及冻融后试块的破坏模式和抗压强度损失等指标,综合评价了性能增强灰浆的抗冻融性。结果表明,50%的偏高岭土替代率抗冻性能最佳,以强度为表述的抗冻性增加了约1.4倍,比不添加偏高岭土的抗冻次数提高了2倍,掺入纤维后抗冻性能再次得到提升,以50%的偏高岭土替代率为基础,此时掺入1%的纤维抗冻次数提高了2.75倍,2%的纤维掺量比1%的纤维掺量提高了1.83倍。在偏高岭土替代率为50%的基础上,掺入纤维素纤维使得试样的各项冻融指标均有所提高,在纤维素纤维的掺加率为2%时,此时,质量、相对动弹性模量及抗压强度损失率分别为2.13%,36%,26%,以强度为指标的抗冻性增加了2.2倍。（4）通过盐溶液冻融循环试验,更加全面地评价了灰浆的耐久性。同样通过上述冻融循环指标来表征灰浆在冻融-盐侵蚀循环耦合环境下的抗老化性能。结果表明,盐侵蚀加剧了试块破坏,当偏高岭土的替代率为50%时,采用强度指标的耐久性增加了约1.4倍,而2%掺加率的纤维素纤维显著改善了试块在冻融循环过程中的抗氯盐和硫酸盐侵蚀的能力,相应的耐久性分别增加了3.3倍和3.5倍。（5）采用核磁共振分析方法,分析了性能增强灰浆试块在正常龄期及冻融循环后的孔隙分布;采用XRD,FTIR和SEM等微观分析方法,探究了性能增强灰浆在养护龄期的硬化机理,以及冻融龄期中的抗冻融循环和盐侵蚀机理。灰浆中的糯米成分促进了碳化,调节了碳酸钙结晶的形状尺寸和结晶类型。偏高岭土赋予了石灰基灰浆水硬性,生成的火山灰反应产物填充孔隙,生成较为致密的微观结构,减小了试块的孔隙率,对应较好的物理力学性能;生成的水化凝胶改善了抗可溶盐侵蚀性,减少了冻融过程中有糯米成分的流失,纤维素纤维较好的亲水性及导气性更加促进了灰浆试块的碳化与水化反应,其粗糙的表面形态增强了纤维与基质的粘结,从而对试块起到了良好的加筋作用,嵌入灰浆基质的纤维有效地抵消了冻融和盐结晶产生的张应力,有效地改善了试块的开裂破坏,从而2%掺加率的纤维素纤维和50%替代率的偏高岭土显著提升了试块的物理力学和耐久性能。

关键词：古建筑灰浆胶凝材料偏高岭土纤维素纤维耐久性

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中国古代建筑灰浆检测技术规范研究

中国古代建筑灰浆检测技术规范研究

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作者：施铁樱浙江大学

学位级别：硕士

目前在国内文物保护行业,对古建筑灰浆的分析检测还没有一个科学的、经过实践检验的规范。灰浆作为古建筑最基础的材料之一,具有不可替代性。由此,灰浆在古建筑研究、保护和修复中非常重要。检测分析灰浆的状态、成分、结构和性质是保... 详细信息

目前在国内文物保护行业,对古建筑灰浆的分析检测还没有一个科学的、经过实践检验的规范。灰浆作为古建筑最基础的材料之一,具有不可替代性。由此,灰浆在古建筑研究、保护和修复中非常重要。检测分析灰浆的状态、成分、结构和性质是保护修复的一项基础性的工作,贯穿修复工作的全过程,即了解保存状态、研究病害机理、“复制”修复材料、选择修复方法、评估修复效果。但由于没有一个科学的规范作为指引,使得人们在检测分析灰浆的时候存在不够全面、不够科学、不够细致、不够专业等问题,不利于古建筑的保护修复工作。因此,制定一个灰浆的分析检测规范,具有非常重要的现实意义。本文致力于通过文献的查阅和实际调查,了解灰浆的哪些性质和状态指标对古建筑保护和修复是有意义的;针对灰浆的特殊性,查阅国内外案例文献,总结最先进的、最普遍的检测方法;并通过实地检测和实验室分析,对这些方法、手段进行逐一检验和优化;最后根据标准规范的编写要素、原则和步骤,拟定了古建筑灰浆检测技术的规范草案,该规范草案是国内第一个有关古建筑材料的分析检测的规范。首先,它遵循了古迹保护的原则特点;其次,它针对灰浆的特殊性选择了行业内最先进、最普遍的方法,并通过实践对这些方法进行了检验和优化;最后,它是根据行业标准制定的原则进行编写的。该规范草案的制定,对古建筑的保护和修复工作具有很强的指导意义。

关键词：古建筑灰浆古迹保护古建筑修复检测指标检测技术标准编写

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高湿度养护条件下石灰的改性研究及风化灰浆的加固剂筛选

高湿度养护条件下石灰的改性研究及风化灰浆的加固剂筛选

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作者：陈绍华北京化工大学

学位级别：硕士

近些年古建筑的修缮经验及研究表明,传统气硬性石灰仍是古建筑修复中匹配性最高的胶凝材料,但其性能受外界环境影响极大。本文针对古建筑中需拆除重建部分的新制备灰浆,首先探讨传统气硬性灰浆适宜的养护条件并阐释其碳化机理;为应对不... 详细信息

近些年古建筑的修缮经验及研究表明,传统气硬性石灰仍是古建筑修复中匹配性最高的胶凝材料,但其性能受外界环境影响极大。本文针对古建筑中需拆除重建部分的新制备灰浆,首先探讨传统气硬性灰浆适宜的养护条件并阐释其碳化机理;为应对不利的高湿度养护条件,以三种火山灰质材料——硅灰(SF)、偏高岭土(MK)、纳米二氧化硅(NS)及铝酸酯偶联剂乳液(ACAE)为改性剂,制备改性石灰净浆及砂浆,获得综合性能最佳的改性配方并分析改性机理;最后,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7种加固剂,评估加固效果,筛选出最佳的加固剂。本文获得的主要结论如下:(1)传统气硬性石灰的性能主要受养护湿度的影响,受养护温度的影响较小。当养护湿度由RH30%提升至RH60%时,灰浆各项性能的发展速度加快,养护湿度提升至RH85%后,各项性能的发展速度大幅减慢。养护湿度为RH60%时,能为灰浆碳化提供更充分的反应条件,加快了碳化速度;当养护湿度为RH85%时,灰浆中的水含量过高,阻碍了CO向试样内部扩散,反而降低了碳化速度。(2)SF、MK、NS及ACAE单独或复合改性净浆中,MK-ACAE复合改性净浆试样的综合性能最佳,在养护90天时,与对照组相比,此改性净浆的体积收缩率减小了78.8%、抗压强度提升了521%、抗折强度提升了489%、表层临近疏水并具有良好的耐水性。其改性机理为:在高养护湿度RH85%条件下,MK与氢氧化钙发生火山灰反应,ACAE的添加引入了疏水基团并进一步促进火山灰反应,改善了灰浆的微观结构,提升了灰浆的防水性能及力学强度。(3)SF-ACAE、MK-ACAE改性砂浆的最优胶砂比为1:3,NS-ACAE改性砂浆的最优胶砂比为1:1。最优胶砂比下,SF-ACAE复合改性砂浆试样的耐久性能最佳,此改性砂浆具有良好的耐水性,冻融循环后的强度损失率及质量损失率较对照组分别降低81.8%、99.34%,耐盐干湿循环8次后开始观察到质量损失(对照组为3次)。(4)加固块状灰浆时,综合性能最佳的加固剂为添加体积占比5%无水乙醇的0.1M DAP溶液,在兼容性方面,加固后灰浆生成化学性质更稳定的矿物羟基磷灰石,不破坏灰浆的表面结构且致密性升高,色差变化符合文物保护要求;在有效性方面,加固后灰浆的致密性、毛细吸水能力、表面粘聚力、抗压强度、动弹性模量及抗冻性能均显著提升。在加固粉化灰浆时,1M DAP溶液效果最好,能使灰浆粉末重新形成稳定结构。

关键词：古建筑灰浆养护条件复合改性火山灰反应铝酸酯偶联剂乳液加固

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