CN102852234B - 一种桐油处理潮湿土遗址方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用桐油处理潮湿土遗址的方法，该方法是土料风干后粉碎，过筛；过筛后的土料与水混合，拌匀，使混合后的水含量为18～22%；再将的混合料与桐油混合，拌匀，土料与桐油的质量比为95∶（4～6）；最后将混合了桐油的土料采用夯土方式或土坯砌补方式对潮湿土遗址进行加固处理。本发明利用桐油氧化成膜的不可逆性，在土颗粒的表面形成一层阻隔土颗粒与水接触的斥水膜，加入桐油后，土样中的水分更容易被挤出，土样的收缩率相比未加桐油的降低30%，浸水2天后不发生崩解，仍能保持原有形状完整，特别适合于潮湿土遗址的保护。与现有的保护材料相比，桐油易于大量获取，在成本上具有优势，而且不需要与其它防水有机材料混合即可单独使用，存储和操作都更为方便。
Description
技术领域
本发明属于潮湿土遗址的保护，具体涉及一种桐油处理潮湿土遗址方法。
背景技术
土遗址（Earthen Monuments）是人类社会历史发展进程中遗留下来的由土和以土为主的遗迹和遗物，包括地面与地下的古文化遗址、古墓葬、古城、长城、地宫等遗址。中国作为世界上唯一具有连续不断悠久历史的国家，保存有大量的土遗址。然而，土的特性决定了土遗址天然土体本身强度低、抗蚀性弱、稳定性差。1907年斯坦因在敦煌境内拍摄到的一长城烽燧遗址在不到100年时间内就已消失了，损失速度快。土遗址直接与大地相连，具有不可移动性，与其所依托载体密不可分，是文物保护中最难保护的文物。因此急需开展土遗址保护。
按照所处环境，土遗址被分为干燥土遗址和潮湿土遗址。潮湿土遗址多处于降雨量大、地下水位浅的环境中，土体自身含水量大。水是土的克星，潮湿土遗址的水环境由大气降水、空气中水汽及地下毛细水等组成，生存环境更为恶劣和复杂，潮湿土遗址的保护更为迫切、难度更大。潮湿土遗址所处环境是一个具有诸多不可控因素的敞开体系，控制和调节其所处环境涉及到环境保护、水文、地质、文物保护等多个领域，是一个复杂的***工程，实现起来较为困难。因此，从遗址土土体自身着手，采用化学加固方法提高遗址土的稳定性是目前国际上普遍认可的一种切实可行的保护方法。从潮湿土遗址病害的形成机理角度，提高土遗址整体的斥水性是潮湿土遗址保护的关键。
目前研究用于土遗址保护的材料多集中于新型有机材料，包括有机硅类、丙烯酸酯类及含氟聚合物类，由于这类材料价格较高，造成土遗址保护成本的居高不下，传统材料在成本上则具有较大的优势，但目前对于传统材料的研究较少。
桐油是取自大戟科油桐属树木油桐种子的油，是一种干性油（碘价157~170）。桐油在空气中氧化经聚合反应可生成致密的薄膜。此特殊性质是由于其主要成分α-桐油精（α-桐酸83%和三油精15%）的聚合，这是其他干性油所未有的特性。桐油具有干燥快、比重小、附着力强、特别是良好的防水性，及氧化成膜的不可逆性，被广泛用于建筑，油漆、印刷（油墨）、农用机械、电子工业等方面。
《古建维修中砖地面改性桐油钻生试验研究》（第三届文物保护技术协会论文集 甄广全、李婵娟等）公开了一种桐油与WD-10和醋酸丁酯的组合物用于古建的砖地面钻生，其将组合物涂刷在砖地面，形成防护层，由于潮湿土遗址的表面远不如砖地面平整，该组合物在潮湿土遗址表面形成的防护层容易脱落，限止了其应用，且桐油需要与WD-10（十二烷基三甲基硅烷）和醋酸丁酯配合使用才能达到其目的。
发明内容
本发明的目的是解决潮湿土遗址保护成本高的问题，提供一种采用传统材料桐油处理潮湿土遗址方法。
本发明实现上述目的所采用的技术方案：
一种桐油处理潮湿土遗址方法，包括如下步骤：
（1）土料风干后粉碎，过筛；
（2）过筛后的土料与水混合，拌匀，使混合后的水含量为18～22%；
（3）将步骤（2）的混合料与桐油混合，拌匀，土料与桐油的质量比为95：（4～6）；
（4）将步骤（3）混合了桐油的土料采用夯土方式或土坯砌补方式对潮湿土遗址进行加固处理。
进一步，步骤（1）所述筛的筛孔尺寸为2mm。
进一步，步骤（2）混合后的水含量为20%。
进一步，步骤（3）土料与桐油的质量比为95:5。
有益效果：
本发明将桐油与土料混合，利用桐油氧化成膜的不可逆性，在土颗粒的表面形成一层阻隔土颗粒与水接触的斥水膜，加入桐油后，土样中的水分更容易被挤出，土样的收缩率相比未加桐油的降低30%，浸水2天后不发生崩解，仍能保持原有形状完整，特别适合于潮湿土遗址的保护。与现有的保护材料相比，桐油易于大量获取，在成本上具有优势，而且不需要与其它防水有机材料混合即可单独使用，存储和操作都更为方便。
附图说明
图1为遗址土的扫描电镜照片。
图2为桐油处理后的土料的扫描电镜照片。
图3为不同密度的遗址土和桐油处理土土样的土水特征曲线。
图4为遗址土的收缩曲线。
图5为桐油处理土的收缩曲线。
图6为遗址土土样浸水前后对比。
图7为桐油处理土土样浸水前后对比。
具体实施方式
为了理解本发明，通过实施例和附图对本发明做进一步说明，但并不限制本发明。
（1）潮湿土遗址斥水性保护的施工方法
将土料进行风干，过筛，筛的孔径为2mm，按最优含水率（土水混合后水含量为20wt%）拌合土料和水，应该理解含水率在18～22%也能达到相应的效果，放置密封袋中放置24小时，使土料充分润胀，然后采用喷枪装置，按土料与桐油的质量比为95：（4～6），将桐油均匀喷洒于土中，搅拌直至均匀，所述土料与桐油的质量比优选为95：5，最后采用夯土方式或土坯砌补方式对潮湿土遗址完成加固。
（2）桐油成膜性及对土颗粒的包裹性测试
为检验桐油氧化膜成膜性及对土颗粒的包裹性，利用扫描电镜观察桐油处理前后土料的微观结构，如图1、2所示。扫描电镜照片显示，混合桐油后，土料的表面被一层薄膜包裹着，且该包膜能很好顺应着其外形轮廓的变化。桐油氧化膜的张力作用将相邻土颗粒链接在一起，有效的降低了土料中小孔隙、微孔隙的数量。
（3）桐油处理对土料的土水特征曲线影响
利用15bar压力模仪测定失水过程中桐油对土料的土水特征曲线(SWCC)，选取饱和含水量、残余含湿量、曲线斜率等参数进行分析。如图3所示，其中，I为遗址土密度为1.50g/cm3样品，II为遗址土密度为1.60g/cm3样品，III为遗址土密度为1.70g/cm3样品，曲线①和②分别为使用桐油前、后的样品，桐油薄膜包裹土颗粒后，可将吸水过程中的水分有效地阻隔和保留在大孔隙内，在较低的基质吸力条件下，水分就会很容易被排挤出来，减少水分对土颗粒的影响。
表 1 遗址土样和桐油处理土样的相关SWCC参数值
（4）桐油处理对土收缩性的影响
分别测定恒温条件下遗址土样和桐油处理土样的收缩性质，对比分析原遗址土样与桐油处理土样的线收缩率（如图4和图5）的变化。从图可看出，遗址土的极限收缩率为3.5%，桐油处理土的极限收缩率为2.3%。掺加桐油亦可以降低土的收缩性30%左右。
（5）桐油处理对土吸水性和浸水崩解性的影响
依据实验规范，将遗址土样和经桐油处理的遗址土样浸泡于水中，测定一定时间土样的吸水量，观测两者在水中的破坏形态。遗址土样一浸入水中，迅速发生崩解破坏，在水中的稳定性不好，如图6a浸水前，图6b浸水后。经桐油处理的遗址土样浸水后，初期会吸收少量水分，随后趋于稳定状态，在浸水2d后，土样的完整性依旧很好，如图7a浸水前，图7b浸水2天后。桐油处理作用提高了遗址土在水中的稳定性。
Claims (3)
1.一种桐油处理潮湿土遗址方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）土料风干后粉碎，过筛；
（2）过筛后的土料与水混合，拌匀，使混合后的水含量为18～22%；
（3）将步骤（2）的混合料与桐油混合，拌匀，土料与桐油的质量比为95：（4～6）；
（4）将步骤（3）混合了桐油的土料采用夯土方式或土坯砌补方式对潮湿土遗址进行加固处理；
步骤（1）所述筛的筛孔尺寸为2mm。
2.根据权利要求1所述桐油处理潮湿土遗址方法，其特征在于：步骤（2）混合后的水含量为20%。
3.根据权利要求1所述桐油处理潮湿土遗址方法，其特征在于：步骤（3）土料与桐油的质量比为95:5。
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