西安半坡遗址病害分析及化学加固研究

发布时间：2017-05-18 01:09

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【摘要】：西安半坡遗址是国务院1997年颁布的第一批全国重点文物保护单位,中国科学院考古研究所于1954年9月起历时3年对其进行了5次考古发掘。它是我国第一座史前遗址博物馆,也是我国目前唯一一处保存完好的原始社会遗址,在研究人类社会和文明进程中具有重要的艺术价值和学术价值。然而随着时间的推移,半坡遗址在自身和外界环境因素的共同作用下产生了裂缝、酥粉、粉尘污染等诸多病害,这些病害一方面大大的影响到了半坡遗址的外观,另一方面也严重的威胁到半坡遗址安全的保存,针对半坡遗址出现问题本文主要开展了以下几个方面的工作：1.对西安半坡遗址出现的主要病害种类进行了详细的调研并对病害的分布进行了统计,结果表明：半坡遗址目前主要的病害为返碱酥粉、粉尘纤维物污染、裂缝失稳和硬壳脱落。其中酥粉和粉尘污染的病害面积最大且程度最为严重。2.从遗址本体性质和外界环境两个层面对半坡遗址出现的病害成因进行了分析,结果表明：半坡遗址病害是在内因和外因共同作用下产生的,半坡遗址土体成分易风化且表层可溶盐含量较高,在外界环境温湿度变化下可溶盐随水分发生迁移在遗址表层富集发生重结晶作用,导致表层土体结构遭到破坏发生酥粉现象。遗址表面出现的粉尘纤维物主要是外界空气中的固体悬浮物和周围纺织厂扬起的纺织纤维随大气流动进入保护大厅,由于大厅内空气流动较差导致其在遗址表面沉降富集造成污染。而硬壳脱落问题则是因为表层土体在强度、耐水性和可溶盐含量上与内部土体存在较大差异,当外界温湿度发生变化时硬壳和内部土体在体积变化上存在较大差异导致界面存在内应力且可溶盐的重结晶作用使二者的胶结力下降,在多重因素作用下发生脱落。3.基于半坡遗址病害发生的原因开展实验探究外界环境对含有可溶盐Na2SO4、 NaCl的土样外观和稳定的破坏作用,实验结果表明：冷热循环和干湿交替都会对含有可溶盐试样的结构产生影响,且在外界环境的作用下Na2SO4表现出的破坏作用程度要大于NaCl,造成这种结果的原因是两者重结晶过程中发生的体积变化不同。4.选用几种常见的加固剂对半坡土遗址进行了实验室加固模拟,通过加固前后试样颜色变化、质量增重、透气性升降、加固强度高低以及材料的耐水性和冻融性能测试对加固效果进行了评价,实验结果表明CB试剂和CB-正硅酸乙酯混用在各项测试中表现比较均衡,是一种适合半坡遗址加固的加固材料。5.在模拟坑内对CB试剂的渗透性和加固强度进行了测定,评价了真实环境中CB试剂的加固性能,实验结果表明：CB试剂在自然土体中渗透深度可以达到8-10厘米且可以在土体内形成一个浓度梯度,很大程度上避免了加固和未加固部位因为加固剂浓度的骤降而产生的明显的性质差异导致的层状脱落。同时CB试剂对进行过水玻璃加固的遗址具有重处理的作用,CB试剂可以透过水玻璃加固层对内部土体进行加固,提高表层土体的稳定性。6.对半坡遗址早期进行CB试剂局部加固效果进行时效考验,实验结果表明经CB试剂加固过的部位酥粉程度和硬壳脱落程度大大的轻于未加固部位,CB试剂表现出良好的加固性能。
【关键词】：土遗址 化学加固 病害
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：K878
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 土遗址概况12-16
• 1.2.1 土遗址的类型及代表12
• 1.2.2 土遗址的建造特点12-13
• 1.2.3 土遗址的常见病害13-16
• 1.3 土遗址研究现状16-19
• 1.3.1 土遗址研究机构概述16
• 1.3.2 土遗址研究成果概述16-19
• 1.4 选题依据和研究思路19-21
• 1.4.1 选题依据19-20
• 1.4.2 研究路线20-21
• 第2章 西安半坡遗址病害调研21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 酥粉返碱现象21-25
• 2.3 遗址表面粉尘和漂浮物污染25-27
• 2.4 表层硬壳脱落27-28
• 2.5 裂缝和失稳28-31
• 2.6 本章总结31-33
• 第3章 西安半坡遗址病害分析33-69
• 3.1 引言33
• 3.2 遗址本体分析33-37
• 3.2.1 土壤元素(XRF)分析33-34
• 3.2.2 土壤物相(XRD)分析34-35
• 3.2.3 土壤含水率、pH测定35-37
• 3.2.4 小结37
• 3.3 遗址土壤盐分分析37-48
• 3.3.1. 土壤可溶盐含量和电导率测定38-40
• 3.3.2 土壤可溶盐元素分析40-41
• 3.3.3 土壤可溶盐XRD分析41-43
• 3.3.4 土壤可溶盐离子色谱分析43-45
• 3.3.5 土壤可溶盐作用机理分析45-47
• 3.3.6 小结47-48
• 3.4 博物馆室内温湿度检测48-52
• 3.4.1 室内温湿度日变化跟踪48-50
• 3.4.2 室内温湿度年变化跟踪50-52
• 3.4.3 小结52
• 3.5 遗址表面粉尘和絮状物分析52-60
• 3.5.1 室内外空气悬浮物浓度测定53-54
• 3.5.2 室内粉尘成分分析54-55
• 3.5.3 室内粉尘可溶性离子浓度分析55-56
• 3.5.4 室内絮状纤维物分析56-59
• 3 .5.5 小结59-60
• 3.6 遗址表面硬壳分析60-67
• 3.6.1 硬壳成分分析60-61
• 3.6.2 硬壳内外可溶盐分析61-62
• 3.6.3 硬壳结构分析62-64
• 3.6.4 硬壳的耐水性实验64-65
• 3.6.5 硬壳强度分析65-66
• 3.6.6 小结66-67
• 3.7 本章总结67-69
• 第4章 土遗址病害影响因素实验探究69-85
• 4.1 引言69
• 4.2 模拟试样制备69
• 4.3 室内自然风干条件下模拟样块的外观变化69-73
• 4.4 冷热交替循环下模拟试样的强度变化73-78
• 4.4.1 弹性波波速检测74-76
• 4.4.2 抗压测试76-77
• 4.4.3 模拟试样微观结构观察77-78
• 4.4.4 小结78
• 4.5 干湿循环下模拟样块的强度变化78-83
• 4.5.1 弹性波波速检测79-81
• 4.5.2 抗压测试81
• 4.5.3 模拟试样微观结构观察81-83
• 4.5.4 小结83
• 4.6 本章总结83-85
• 第5章 半坡遗址实验室加固研究85-101
• 5.1 引言85-86
• 5.2 实验测试仪器及实验处理86
• 5.3 加固前后试样色差测试86-88
• 5.3.1 评价标准86-87
• 5.3.2 结果与分析87-88
• 5.4 加固前后试样的重量变化测试88-90
• 5.4.1 评价标准89
• 5.4.2 重量变化试验结果分析89-90
• 5.5 透气性试验90-92
• 5.5.1 评价指标90
• 5.5.2 透气性测试结果及分析90-92
• 5.6 加固前后试样耐水性测试92-93
• 5.6.1 耐水性评价标准92
• 5.6.2 耐水性实验结果和分析92-93
• 5.7 加固前后试样强度测试93-96
• 5.7.1 评价标准93-94
• 5.7.2 抗压强度结果及分析94-96
• 5.8 冻融试验96-97
• 5.9 X射线衍射分析97-98
• 5.10 本章总结98-101
• 第6章 土遗址现场加固研究101-115
• 6.1 引言101
• 6.2 模拟坑简介101-104
• 6.3 CB试剂的渗透性测试104-108
• 6.3.1. CB试剂加固工艺104
• 6.3.2 土壤Ba元素浓度测定104-107
• 6.3.3 CB试剂加固强度性能测试107-108
• 6.4 CB试剂水玻璃层加固实验108-112
• 6.4.1 CB试剂水玻璃硬壳渗透测试108-110
• 6.4.2 CB试剂水玻璃硬壳重加固强度测试110-112
• 6.5 半坡遗址局部加固实验112-113
• 6.6 本章总结113-115
• 结论与展望115-117
• 参考文献117-125
• 攻读学位期间成果125-127
• 致谢127

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 孙满利;李最雄;王旭东;谌文武;;干旱区土遗址病害的分类研究[J];工程地质学报;2007年06期

2 欧秀花;张睿祥;;土遗址防风化加固效果评价指标综述[J];天水师范学院学报;2011年02期

3 周伟强;汉长乐宫4号5号土遗址及汉杨陵罗经石遗址回填保护工程简介[J];文博;2005年04期

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本文编号：374851