古建筑胶凝材料性能增强耐久性

　　灰浆作为胶凝材料应用在建筑中已经有几千年的历史，但是灰浆自身的局限性导致耐久性不佳，本文通过两组共四个有规律的配比石灰基实验对比确定了最优的配合比，得到了最优的胶凝材料。

　　[关键词]古建筑;胶凝材料;耐久性;保护

　　1绪论

　　我国有体量巨大且大多数暴露在野外环境中的不可移动文物。由于外界环境和人为影响因素导致大多数不可移动文物存在破坏严重的现象;现在的胶凝材料对古建筑的修复和保护的耐久性具有一定的局限性，因此针对古建筑胶凝材料的耐久性增强在实际应用中具有亟需的研究价值。针对暴露在外界环境下的文物保护，采用不改变文物的原貌，真实性，完整性以及对文物的最小干预性为原则[1]。在不可移动文物保护中，需要根据不同文物特性采取相对应工艺和材料。一般而言，常使用的不可移动文物的保护方法有回填、建立遗址公园、保养、修缮、修复和迁建。无论在选择哪种方法时都必须要考虑材料的相适应性和耐久性。本文基于传统胶凝材料改善了传统石灰基胶凝材料在不可移动文物保护中应用的耐久性。

　　2传统古建筑修复

　　我国是一个历史悠久的大国，作为文化承载的古建筑遗迹是我国的瑰宝之一。在历史的磨砺中古建筑、古遗址的损坏是难以避难的。以古城墙修复为例，经过对城墙损毁地方的砖块的物理化学分析，可以使用传统的糯米灰浆制备对应的砖墙来修缮破损的城墙，但是在修复好以后砖墙的耐久性就存在一定的缺陷。这个缺陷存在于材料自身，制作传统的灰浆试块，经试验得到抗压强度低，抗冻、抗裂性能差的缺点。但是传统的灰浆修复是符合文物保护的一般原则。所以寻找一种新的胶凝材料能够代替并且优于传统灰浆胶凝材料使古建筑能够长久承载我国文化的必然发展趋势。

　　3新石灰基灰浆设计

　　由于文物本身就是传统材料和工艺的产物，自然在修复的时候就必须要遵循传统，使得传统材料和文物之间能够最大程度相兼容[2]，为此本文提出了一种石灰基胶凝材料作为新的修复材料，大大的提高了它的耐久性能，包括提高了抗压性能，抗冻、抗裂性能。本文设计了两组共四个配合比的石灰基灰浆耐久性增强实验。第一组是对传统纯石灰灰浆中加入3%的桐油和1.5%的植物纤维，及加入3%的桐油和2.5%的植物纤维两组配比，发现加入3%的桐油和2.5%的石灰基灰浆性能更加稳定，其抗压强度明显大幅度提升，抗冻和坑裂性能也有大幅度增加。第二组是传统的糯米灰浆中加入1.5%、2.5%、3.5%的植物纤维，其实验结果表明3.5%的石灰基糯米浆的耐久性更佳。这一新的配比材料使得石灰基胶凝材料的耐久性增强，而且它满足古建筑修缮的原则性，保持了传统古建筑的自然。

　　4实验结果分析

　　第一组传统石灰基桐油灰浆作为有机—无机加植物纤维耦合的一种新型材料。因桐油灰浆的粘性较大[3]，在加入植物纤维麻刀就使得这种石灰基桐油灰浆的稠度较小，其中石灰灰浆加入2.5%的植物纤维要比加入1.5%的植物纤维更加稠度小，所以在制备过程中不宜搅拌时间过长，若搅拌时间过长则容易簇团，搅拌时间过短则容易使植物纤维分散不均匀。所以为了解决这一问题需将植物纤维处理成1.5cm至2cm长度适宜。在制备过程中还应注意将模具洗刷干净晾干后涂上一层油，这样做有利于成模后脱模。第二组传统糯米灰浆加入也加入了同第一组一样的植物纤维，植物纤维的长度同第一组，制备过程同第一组。通过对两组不同类别灰浆的对比，分别测了7天，14天，28天的硬度测试，硬度测试分别采用邵氏硬度计测量，对加入2.5%和1.5%的石灰基桐油灰浆的龄期强度平均值分别为21，40，53和19，42，57。而加入1.5%，2.5%，3.5%的传统糯米灰浆的龄期硬度平均值为22，39，57;21，43.5，58和25，46，63。两者同样条件下，传统糯米灰浆组的强度要高于石灰基桐油灰浆。在这两组灰浆试块的三个龄期下分别也测得了其抗压性能，其抗压能力与各自的硬度呈线性相关。其次对两组石灰基桐油灰浆和传统的糯米灰浆进行冻融循环试验，冻融循环试验机采用天津市港源试验仪器厂制造的混凝土快速冻融试验机。将制备试块尺寸为50cm×50cm×50cm的立方体试块在室温24℃的环境下养护28天后放入冻融循环试验箱进行冻融试验，试验周期设置没四个周期为一个循环，每一个周期为冻两个小时，融两个小时，两组试块最终共进行四次冻融循环，实验结果表明，传统糯米灰浆比石灰基桐油灰浆更加具有抗冻性能，而最具有抗冻融性能强的为3.5%的糯米灰浆其次为2.5%的糯米灰浆。两组冻融灰浆试块中1.5%的石灰基桐油灰浆裂而未散，其中充分说明了植物纤维对其的拉结性能良好;其余试块均有细小的裂缝，最大缝宽为0.2mm。其中最优配合比为3.5%的传统糯米灰浆和2.5%石灰基糯米灰浆。

　　5结束语

　　糯米灰浆的研究对于传统技术的科学利用，特别是古建筑的保护和修复具有重要意义[4]。对于古建筑的修缮和保护还需要做更多的工作，对于古建筑的胶凝材料的研究仍需再进一步深入对比。

　　参考文献

　　[1]汤羽扬.不可移动文化遗产：科学与动态保护观[J].中国文化遗产，2004(3)：4-5.

　　[2]杨富巍.无机胶凝材料在不可移动文物保护中的应用[D].浙江大学，2011.

　　[3]郭燕沫.古建筑结构加固防渗改造材料筛选研究[J].科技通报，2017(10)：31.

　　[4]传统糯米灰浆科学原理及其现代应用的探索性研究[J].故宫博物院院刊，2008，51(5)：114.

　　作者：邢佳乐 仝宵 单位：西京学院土木工程学院

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