复合型土遗址加固材料及加固土遗址的方法_2

文档序号:9257861阅读:来源:国知局
围广,不仅适用于甘肃、宁夏等干燥 环境下的沙土遗址,而且适用于陕西、河南等半湿润环境下的黄土遗址,同时还适用于广 东、浙江等潮湿环境下的粘土遗址等;
[0043] (3)本发明的加固土遗址的方法:简单,易操作,具有极好的推广应用价值;
[0044] (4)本发明的加固土遗址的方法:所使用的原料均为工业纯,成本低。
【具体实施方式】
[0045] 土壤风化是指遗址表面在各种环境因素下,原来因各种因素作用互相结合的土体 颗粒之间的结合力减弱或消失,颗粒间距离加大以致脱落,使表面减薄,形貌改变,由此造 成承载文化信息的表层破坏现象。
[0046] 在土颗粒间起胶结物的主要有碳酸钙胶结物、粘土矿物胶结物和生物胶结物,其 中碳酸钙胶结物的强度最高。依据无机化学反应和高分子化学反应基本原理,通过大量试 验研宄,本发明的复合型土遗址加固材料能在遗址土体中形成难溶于水的碳酸钙、柠檬酸 钙、氧化铁胶结物以及形成以二氧化硅为主的粘土矿物胶结物,从而增添土颗粒之间的结 合力,进而防止土遗址风化病害的发生。
[0047] 此外,本发明的复合型土遗址加固材料不仅适用于甘肃、宁夏等干燥环境下的沙 土遗址,而且适用于陕西、河南等半湿润环境下的黄土遗址,同时还适用于广东、浙江等潮 湿环境下的粘土遗址等,适用范围十分广泛。
[0048] 以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0049] 制备土样:
[0050] 在室内制备模拟土样,模拟土样的制备按照公路土工试验规程TJT 051-93中土 样和试样的制备(T 0102-93)标准进行制备,取样位置为陕西省咸阳市渭城区正阳镇后 沟,土壤样品分别为原状未扰动土和扰动土,制成土样尺寸为直径61. 8mmX高20mm。
[0051] 制备AG- I加固剂:
[0052] 首先将氯化钙和氯化铁溶解在乙醇中,然后将溶液置于三颈瓶中,接下来加热至8(TC,再恒温搅拌回流2h,最后室温冷却至20°C,即制得AG- I加固剂,该加固剂为无色或 浅黄色的澄清溶液。
[0053] 氯化钙、氯化铁和乙醇三者优选的用量比例为5-15g :0-20g :1000ml,三者最佳的 用量比例为15g :IOg :1000ml。
[0054] 制备AG- II加固剂:
[0055] 首先将柠檬酸和聚甲基三乙氧基硅烷溶解在乙醇中,然后在常温下进行搅拌,使 柠檬酸和聚甲基三乙氧基硅烷完全溶解,即制得AG- II加固剂,该加固剂为无色的澄清溶 液。
[0056] 柠檬酸、聚甲基三乙氧基硅烷和乙醇三者优选的用量比例为5-20g :100-200ml : 1000ml,三者最佳的用量比例为20g :100ml :1000ml。
[0057] 制备AG-III加固剂:
[0058] 首先将氢氧化钾溶解在乙醇中,然后将溶液置于三颈瓶中,接下来加热至80°C,再 恒温搅拌回流2h,最后室温冷却至20°C,即制得AG- III加固剂,该加固剂为无色的澄清溶 液。
[0059] 氢氧化钾和乙醇二者优选的用量比例为5_15g :1000ml,二者最佳的用量比例为 15g : 1000 ml〇
[0060] 加固土遗址:
[0061] 利用该复合型土遗址加固材料(AG- I加固剂+AG- II加固剂+AG- III加固剂)对 土遗址进行加固,采用的方法是循环加固法,利用六步滴渗即可达到良好的加固效果。具体 的加固过程如下:
[0062] Stepl :用AG- I加固剂滴渗原状土样,滴渗时速度要缓慢,以加固剂不在土样表 面流动为宜,在较为干燥的土样上每100g标准土样需滴渗30-45mlAG- I加固剂,渗透深度 达9-15cm,自然干燥2-5天。
[0063] St印2 :用AG- II加固剂滴渗经由St印1处理后的原状土样,滴渗时速度要缓慢,以 加固剂不在土样表面流动为宜,每100g标准土样需滴渗30-45mlAG- II加固剂,渗透深度达 9-15cm,自然干燥2-5天。
[0064] 3七6?3:用46-111加固剂滴渗经由3七6?2处理后的原状土样,滴渗时速度要缓慢,以 加固剂不在土样表面流动为宜,每100g标准土样需滴渗40-50mlAG-III加固剂,渗透深度达 9-15cm,自然干燥2-5天。
[0065] Step4 :从Stepl到Step3为一个加固周期,重复Stepl至Step3 -次,共加固2遍 即可。
[0066] 在潮湿环境下或遗址土体含水率较高的情况下,为了提高土体的强度,还可以再 重复Stepl至Step3 -次,共加固3遍。
[0067] 在应用时,依据土遗址成分的差异、含水率的不同,滴渗的加固剂的用量会有所不 同,指导思想是:加固剂的使用量使得渗透深度达到9-15cm为宜。
[0068] 检测色差、表面强度、透气性:
[0069] 对模拟加固前后的样品进行色差测试(DC-P3色差计)、加固强度测试(SHM-1 土壤 硬度计)、透气性测试,按照正交实验的方法,设计了五因素三水平列表,结果见表1。
[0070] 表1检测结果比较表
[0071]
[0072]
[0073] 注:在表1中,
[0074] (I)AG- I ag+bg/(1000ml)表示每1000 ml乙醇中含有ag氯化妈和bg氯化铁;
[0075] (2)AG_ II ag+bml/(1000ml)表不每1000 ml乙醇中含有ag梓檬酸和bml聚甲基三 乙氧基硅烷;
[0076] (3) AG-IlIagAlOOOml)表示每1000 ml乙醇中含有ag氢氧化钾。
[0077] 通过对正交实验结果的方差分析和极差分析,结果表明:
[0078] (1)对色差影响最大的因素是组分AG- I中FeCl3的含量,当FeCl 3的含量大于 20g/1000ml时,产生的色差就超过了 1. 5,超出了人眼的色差容限,就产生了人眼可辨识的 颜色差别,但对遗址保护来说,仍然在可以接受的范围;
[0079] (2)对表面硬度影响最大的因素是AG- II组分中的柠檬酸的含量,随柠檬酸含量 的增加,其加固的土样表面强度增大;
[0080] (3)影响土样透气性的最大因素是AG- II组分中的聚甲基三乙氧基硅烷的含量, 随聚甲基三乙氧基硅烷的含量增大而透气性系数减少。
[0081] 正交实验结果还表明:最佳的材料配方组合是AG- I组分中FeClj^含量为 10g/1000ml,CaClJ^含量为 15g/1000ml,AG- II 组分中的柠檬酸的含量为 20g/1000ml, AG- II组分中的聚甲基三乙氧基硅烷的含量为lOOml/lOOOml,AG-III组分中的KOH的含量 为 15g/1000ml。
[0082] 检测渗透深度:
[0083] 1、制备土样:用削土器把原状土块削成长20cmX宽20cmX高40cm的长方体土 块,测定其含水率为8. 5%。
[0084] 2、制备加固剂:采用最佳的材料配方制备加固剂。
[0085] (1)取15g氯化钙和IOg氯化铁溶解在1000 ml乙醇中,然后将溶液置于三颈瓶中, 加热至80°C,恒温搅拌回流2h,最后室温冷却至20°C,即制得AG- I加固剂,该加固剂为无 色的澄清溶液。
[0086] (2)取20g柠檬酸和100mL聚甲基三乙氧基硅烷溶解在1000 ml乙醇中,常温下搅 拌,使柠檬酸和聚甲基三乙氧基硅烷完全溶解,即制得AG- II加固剂,该加固剂为无色的澄 清溶液。
[0087] (3)取15g氢氧化钾溶解在1000ml乙醇中,然后将溶液置于三颈瓶中,加热至 80°C,恒温搅拌回流2h,最后室温冷却至20°C,即制得AG-III加固剂,该加固剂为无色的澄 清溶液。
[0088] 3、加固过程:
[0089] Stepl :用AG- I加固剂滴渗原状土样,滴渗时速度要缓慢,以加固剂不在土样表 面流动为宜,每100g标准土样滴渗45mlAG- I加固剂,渗透深度达10-15cm,自然干燥3天。
[0090] St印2 :用AG- II加固剂滴渗经由St印1处理后的原状土样,滴渗时速度要缓慢, 以加固剂不在土样表面流动为宜,每l〇〇g标准土样滴渗45mlAG- II加固剂,渗透深度达 l〇-15cm,自然干燥3天。
[0091] St印3 :用AG- III加固剂滴渗经由St印2处理后的原状土样,滴渗时速度要缓慢, 以加固剂不在土样表面流动为宜,每l〇〇g标准土样滴渗45mlAG- III加固剂,渗透深度达 l〇-15cm,自然干燥3天。
[0092] Ste
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