1、本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐精品文档碱性玫瑰精 整理2011 年 10 月 2 号如需购买 碱性玫瑰精 ，请留下以下联系方式备用电话：0317-7896222 0317-7896333 传真：0317-7727900河北省东光宏浩染料 网址：联系人：刘雨桐半坡遗址大厅重建前遗址的临时性加固保护99 级文物保护技术 张新田摘要：半坡土遗址保护大厅年久失修-；顶棚漏雨-；直接威胁到遗址的安全-；现需本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染
2、料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐重建新的遗址大厅。为了确保在重建过程中遗址不受任何损坏-；必须对遗址进行回填和回填前的临时性加固。本文在对半坡遗址风化状况详细调查的基础上-；探讨了其风化机理-；在实验的基础上提出了采用硅酸乙酯对遗址区加固-；采用聚醋酸乙烯酯对非遗址区加固-；用干沙和蛭石作回填材料的保护方案-；操作方便-；方法可行-；效果良好。关键词：土遗址风化机理加固回填前言土遗址是指人类活动遗留下来的由土和以土为主的遗迹和遗物。这些遗迹和遗物包括房屋、夯土台基、城墙、窖穴、窖炉、粮仓、土构墓葬、糟朽文物在土上的印痕等。土遗址是人类生活和生产的重要文化载体-；具有重
3、要的历史价值、考古价值、科学价值、社会教育价值。我国境内土遗址众多-；分布较广。近几十年-；随着考古发掘工作的进行-；许多各时期的遗址被发掘、研究、其中部分具有重要的古遗址在发掘后被现场保存-；建立遗址性博物馆并对外开放。半坡遗址是较早发掘的史前遗址之一。半坡遗址位于西安市灞桥区浐河东岸的台地上-；是黄河流域新石器时代仰韶文化的一个重要的聚落遗址-；是距今六、七千年前新石器时代半坡先民所居住过的一个村落遗址。遗址由西北文物清理队发现于 1953 年春-；同年 9 月-；中国科学院考古研究所陕西省调查发掘团进行了较深入的调查。19541957 年由中科院考古所组织人力进行了五次大规模的科学发掘-
4、；采用大面积揭露与多层研究相结合的工作方法-；获得了大量珍贵的文物资料-；计有房屋遗迹 46 座-；窖穴 200 多座-；圈栏 2 座-；陶窑 6 座-；围沟 3 条-；墓葬 250 座-；还有大量的生产工具和生活用具-；达万件之多-；它以丰富的资料证实半坡遗址是黄河流域的一座距今 67005600 年的典型的母系氏族社会的聚落遗址-；是我国仰韶文化阶段的历史见证。在考古发掘的基础上-；于 1958 年在遗址所在地建立了中国第一座史前遗址博物馆-；也是中国唯一的新石器时代博物馆。对外展出了保护大厅-；大厅内的 2600 平方米的居住区-；在陈列室内展出了半坡遗址出土的文物-；半坡博物馆的建立为
5、我国博物馆事业增添了新的研究领域。还为史前考古学创立了新的研究基地。1961 年又被国务院公布为全国第一批重点文物保护单位。半坡遗址的发现和发掘是新中国考古工作的新成就-；为新中国考古学的建立作出了重大贡献。使六千年前半坡先本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐民丰富的文化遗迹及生活景观重见天日-；这一独立的文化遗迹的揭露对关中地区的原始文化研究具有关键性意义 。一. 半坡遗址大厅内遗址的保存现状1、概况大厅内半坡氏族居住区及建筑遗迹保存着原始村庄居住遗迹的一部分-；面积约2600 平方米
6、。主要有（1）大围沟 1 条-；深 56 米-；宽 68 米-；环绕居住区；（2）小沟：2 条-；位于居住区中部-；宽 1.9 米-；深 1.5 米左右；（3）半坡房屋类型有半地穴居和地面建筑两种形式-；平面形式为圆形、方型和长方形。建筑遗迹包括柱洞、灶坑等各种遗迹-；时有叠压；（4）其它遗迹有窖穴、圈栏、陶窑等。2、遗址病害大厅内遗址表面通体有厚度不一的降尘-；并有棉絮状物零星散附着-；土质中可溶盐的析出使遗址上大部分出现泛白现象。据现场实测-；大围沟底堆积细尘土达0.160.25 米厚-；其余部分表面也有 0.020.03 米厚的积尘。大厅南墙外和陶窖周围地表水的毛细现象作用对接近部分的土
7、遗址造成侵蚀。经过土质分析-；半坡遗址的风化症状大致有以下几种情况:（1）遗址中有大量裂隙-；宽度不一。有的裂隙并逐渐发育成块状、片状脱落。可溶盐析出的重结晶区：主要出现在古代半坡人的各种生活遗迹上-；这些遗迹土质密实度相对较高-；相当部分又经过半坡人陪烧。如房屋、窖穴、柱洞、圈栏、灶坑、大围沟、小沟等遗迹的棱、角、边缘、直立面、凹面处。这类区域约占大厅遗址的 90%以上。（2）土质砂化区：主要出现在堆积层和考古发掘的探方壁-；由于砂化逐渐坍塌-；顺势滑积于立墙根部。这类区域约占整个遗址的 5%左右。（3）土质酥粉区：主要集中在后厅南侧和两厅相接处-；占整个遗址不到 5%的面积。除了风化症状外
8、-；房屋由于年久失修-；屋顶漏水造成土遗址深浅不一的水蚀洞、水蚀坑。另外我们还在遗址区发现有老鼠洞-；这些现象严重的影响了半坡遗址安全。还有一些因遗址下部酥粉塌落造成上部失去支撑-；如不修复有再崩塌的可能。本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐二.回填的原因半坡遗址发掘于 1953 年-；1957 年修建了临时性保护大厅-；大厅是一座面积约4210 平方米的弓形薄壳建筑。由于初设计时作为临时性工棚-；对密闭性能、隔热防潮性能及防御厅外地表水、地下水渗透等均缺乏长远考虑-；因而其屋梁仅为木架
9、结构-；屋顶仅铺木板、铁皮和玻璃纤维瓦-；并因经费所限得不到及时修理-；致使多处漏水-；部分木构件糟朽。大厅共有 98 个简易木窗-；墙体较薄-；为木条敷泥墙壁-；建筑设施简陋落后-；既不防尘-；也不能调控温度和湿度。无法起到有效的保护遗址的作用。2001 年被国家文物局专家组定为危房。为了解决这一问题-；长久有效的保护半坡遗址-；国家文物局及陕西省政府决定建设新的遗址保护大厅。为了便于施工-；需要拆除现存大厅-；为避免遗址在施工过程中受到不可挽回破坏-；确保遗址处于良好状况-；再次发掘后保持原貌-；须做好回填前的临时性加固及回填工作。这一工作由西安文物保护修复中心承担。工程工期预计 12 年
10、。待新大厅建好后-；再次发掘-；对外展出。半坡遗址自 50 年代发掘至今已有四五十个年头-；这期间半坡从发掘前的地下稳定状态进入地表裸露状态-；并且趋于稳定。长时间的风化作用-；鼠害使半坡遗址相当脆弱。再次回填-；稳定的状态又要被打破-；如果前期的保护工作不力-；对半坡遗址可能造成毁灭性的破坏。回填前有以下两个问题要考虑水的作用。半坡回填后-；地表水及地下毛细水都会破坏遗址。大厅建设工期近 2 年-；旧的大厅被拆后-；将毫无遮挡-；故必须做好排水工作和防渗透工作-；回填后-；地下毛细水位肯定会升高-；可能会浸没遗址。由于遗址重建工程持续时间较长-；且有地表及地下水的影响-；故应考虑到遗址的发霉
11、问题。土遗址由于多年的风化-；其强度未必能承受施工过程中的震动-；回填材料的重压。所以回填前必须测量遗址的机械强度。并对遗址进行适当加固-；以增强其抗压-；抗钻强度。三.遗址的风化机理由上面病害调查可知-；半坡遗址主要受风化因素的影响比较严重。因而需要对土遗址的本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐风化机理进行探讨。经查阅有关文献 可知-；影响土遗址风化的因素包括内因与外因。内因是土遗址本身的组成与性质-；外因是指土遗址的环境因素-；现分析如下：（1）土遗址的组成和性质：土的成分有各种矿物
12、如石英、高岭石、长石、蒙脱石、绿泥石以及有机质等。土是由这些成分经过无机与有机物的作用形成的-；由大小不同的颗粒形成的复杂的多层次结构。这种结构很容易受外界因素的影响。例如在吸水潮湿或受热时-；各种矿物微粒膨胀程度不同-；产生应力-；容易造成结构的破坏。尤其是蒙脱石对环境因素比较敏感-；潮湿或有水时-；很容易吸水膨胀。土的胶结物如溶盐及有机物在水作用下溶解-；造成土壤结构的破坏。土的微观结构对风化也有影响-；例如土的孔隙结构与孔径分布。孔径不同-；对水分的吸收能力不同-；对结冰和盐结晶的抵抗能力也不同。（2）温度变化：地表的温度通常都要经历日变化与年变化等周期变化。常规下物体热胀冷缩-；这种变
13、化随着温度的周期变化而变化。对于土遗址-；这些变化产生的土体的张缩应力-；必然导致稳定性的下降-；具体表现为开裂-；脱落等。另外-；由于温度传导的梯度-；产生内外张力-；破坏也很大。这种现象在土遗址暴露于自然环境中时非常强烈-；即使遮盖建筑也只能缓解这种破坏。温度低于冰点还导致水分结晶。（3）水分：水分的作用有以下几个方面。a.水在土壤毛细管内的迁移运动-；产生毛细压力-；对管壁产生破坏；低温下在土壤毛细孔中结晶-；造成土体的破坏；b.地下水的毛细上升造成可溶盐向表面的迁移与富集；c.水可以造成粘土颗粒的膨胀以及机械强度的降低；d.水分可以溶解对土壤微粒有粘结作用的物质-；从而导致土壤崩解；e
14、.霉菌在含水高的土遗址上容易滋生等。（4）湿度变化：空气中湿度的变化是土壤表面风化的重要影响因素。通常情况下-；白天湿度低-；晚上湿度高-；温度低于露点时-；水分会在土壤表面冷凝-；低于 0 摄氏度时冷凝水在土表面结晶-；由于表面张力和结晶压力-；造成土体表面风化破坏；湿度的循环变化可使迁到表面的可溶盐反复溶解结晶-；产生破坏作用；高的空气湿度还可以促进霉菌的生长繁殖。（5）可溶盐：可溶盐在水的作用下-；在土体内迁移运动-；根据条件的不同-；可迁本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐移到土
15、体表面结晶-；造成土表面结构的破坏及表面外观的改变；也可在土体内部富集结晶-；造成空鼓、开裂、表层脱落（但均匀分布的可溶盐也有一定固结土体的能力）。（6）气体污染物：气体污染物包括二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等-；可以被吸附能力强的土微粒所吸附-；并与水作用形成酸、碱或盐；或者直接在空气中变为酸碱盐溶液的微粒-；再吸附到土体表面-；破坏矿物及胶结物-；并产生膨胀能力较大的结晶-；导致土体的风化。（7）降尘：降尘包括矿物微粒、工业粉尘、孢粉、霉菌等。降尘的破坏在于：a 掩盖土体表面-；改变其外观；b 带来可溶盐；c 带来霉菌；d 增加机械磨损的机会。（8）霉菌：霉菌的生长改变遗址的面貌-；对土体
16、表面产生机械破坏-；霉菌在生长过程中产生一些破坏作用的酸碱分泌物-；破坏土壤的结合物。（9）动植物：动物如蝼蛄、白蚁、蚂蚁、老鼠等-；在土遗址内营穴生存-；草类在土遗址表面的生长都有破坏作用。（10）风沙：暴露于自然界的土遗址-；特别是在西北干旱地区的土遗址-；多受风沙的破坏作用。风的压力、沙子的撞击与摩擦-；对土体都有破坏作用。（11）震动：来自地震、工程施工、交通等方面的震动对土遗址有危害。表现在使表层颗粒脱落、土体开裂坍塌、结构不稳。联系半坡的实际情况-；通过对风化内因土质性能分析（包括矿物成分、孔隙度、吸水率、膨胀系数）和半坡环境进行了研究-；结果如下：1半坡土质性能 （1）矿物成分复
17、杂半坡遗址土质主要由碎屑矿物（机械风化产物）和粘土矿物（化学风化和成土过程的结果）组成。其中碎屑矿物为石英、长石和方解石-；其次为云母和其他副矿物。其中前三种占整个碎屑矿物含量的 80-90%-；尤以石英含量为最高-；可达48-65%。碳酸钙的含量 10%左右-；显微镜下观察结果为方解石比例较大-；而且富集在粉土粒组中。碎屑矿物主要组成如下：SiO 2(50%以上）-；Al 2O3(10%以上）-；CaO(17.5-10.5%)本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐次要组成：Fe 2O3(
18、3-6%),FeO(0.4-1.5%),MgO(1.5-5%),K2O(1.5-2.5%),Na2O(1.2-2.3%)。粘土矿物主要以伊利石为主要成分-；另外还有高岭土、蒙脱石、绿泥石、蛭石及少量无序或有序混合层结构矿物。其中伊利石约占 50%-；其次是高岭土 15-20%-；蒙脱石在 15%以下-；绿泥石等其它均小于 10%。（2）颗粒大小和形状土样比重是土的重量与同体积 4 度蒸馏水重量的比值,其大小取决于土中矿物成分和有机质的含量.土是由固体颗粒和孔隙体系构成的-；土的颗粒组成与土的各种性质有着密切的关系.所以采用比重瓶法对半坡土样比重值进行分类测定,采用比重记法(试样用加氨煮沸微集成
19、法处理)对半坡土样颗粒组成分类测定可知 半坡土样的比重值在 2.667-2.726 之间,土样颗粒组成以粉粒(0.05-0.005mm)为主,其含量为48.9%-67.9%,其次是小于 0.005mm 粘土组-；含量约 9.838.3%;其次是砂粒(2-0.05mm),其含量为 8.8%0-26.1%。根据颗粒组成分类 -；大多数为重粉质壤土-；其次是粉质粘土-；少数为中粉质壤土-；个别为重粉质砂壤土。（3）通过对半坡土质体积压缩变化值的测定得知：体缩范围(Vy) 为 9.6%-20.3%-；其中最大为粉质粘土-；最小为粉质壤土-；其余土样的体缩为 14%-17%均系重粉质壤土。土质中各种组分
20、表现出不同的体积收缩性-；当温度变化时-；会表现出不同的应力-；这就会导致裂缝-；剥落现象出现。半坡土的压缩性变化和半坡土的湿胀变化一致。天然土受力变形实际上包括土颗粒压缩、土孔隙中水和气的排出-；是土体积减少的过程。（4）通过对半坡土质抗剪强度（用内聚力表示）的测定可知：当试前含水量（W%）为 17.54%时-；内聚力仅为 0.30 千克/厘米。土的抗剪强度是指土体对于外荷所产生的剪应力的极限抵抗能力。当土中一点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪度、发生土体的一部分相对于另一部分的移动时-；便认为该点发生了剪切破坏。（5）孔隙度试验：孔隙度是指土内孔隙体积与土的总体积之比值。土中的含水量-；水
21、在土内部传递与外界的交换均受土块中孔隙分布的影响。而半坡土质主要成分为石英-；粘土胶结物将颗粒胶合在一起因此孔隙度比较大-；约为 50%左右。真空条件下-；矿物颗粒之间无空气存在-；土的总吸水量与孔隙度成正比-；通过测定正常压力下及真空压力下的吸水量-；即可算出空隙度 P。（6）膨胀试验土质吸水后-；粘土矿物膨胀-；使整个土块随之膨胀-；即水对土样的本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐水力扩张作用-；此现象将导致土块产生裂纹及剥落-；最后引起遗址的坍塌。常用水力学膨胀系数来衡量这一过程。
22、通过测定膨胀-；当膨胀含水量为 39.61%时-；膨胀为3.77%。（7）毛细吸水系数及毛细渗透系数： 毛细吸水量是衡量水在多孔材料中活动情况的一个重要参数。半坡遗址与大地相通-；最主要的风化因素就是毛细水。可用毛细吸水系数 W 和毛细渗透系数 B 来表示。记录一定时间内毛细吸水量和渗透高度随时间的变化情况-；则可计算出 W 和 B 值。= W x tH= B x t 为单位面积的毛细吸水量 kg -；H 为毛细上移高度 cm-； t 为时间(小时) -；W是 - t直线的斜率 -；B 值是 H-t作图的斜率-；毛细吸水量是浸入样品 24 小时后样品总重增加的百分量。表 1 毛细吸水系数及毛细
23、渗透系数样 品编 号干 重（ 克 ）底 面 积cm2T(s) 60 120 180 240 300 W Bt 7.75 10.92 13.42 215.5 17.32m 湿 (g) 314.35 324.86 331.52 336.7 340.63m 吸 水 15.65 26.16 32.82 38.0 41.93 7.25 12.11 15.19 17.60 19.411 298.7 4.8x4.5H(cm) 2 3.3 3.7 4.4 579.2 19.2m 湿 (g) 176.7 182.5 186.7 189.0 190.8m 吸 水 10.7 16.5 20.7 23.0 24.8
24、6.79 9.85 13.14 14.60 15.752 166.0 4.5x4.5H(cm) 2 3 3.7 4.3 4.555.2 18.0本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐W单位是千克 /米.小时 , B是厘米/小时 ,可以看出毛细吸水系数约为 50-80 之间- ；毛细渗透深度小于 20-；这就是说-；底面积为 1平方米的土在第一小时内最多可以吸收 50-80kg 的水-；渗透深度可达20cm-；表明毛细水的作用不容忽视。（6）半坡土样湿化性试验 土在水中发生崩解或强度的减弱视
25、为土的湿化,用浮筒法进行土的试验 .如下表 2：BTA8 为深层土-；BTB1 为用硅酸钠加固过的土实验前样品编号 干容重克/厘米 3含水量%崩解量崩解时间分钟崩解情况BTA8 1.34 16.6 4.08% 1440 粉状崩解-；有少量气泡冒出-；有裂缝出现BTB1 1.36 3.3 100% 5 有气泡-；粉状及块状崩解由以上研究表明： 半坡土质表现出粘聚力小-；空隙度大-；体积压缩变化范围大-；水溶胀大-；毛细水活动旺盛-；遇水易崩解的特性。所以说半坡土质的结构很容易受外界环境因素的影响。2.半坡遗址周围的环境。通过对半坡周围环境的检测表明-；环境因素也是影响半坡风化的重要因素之一。（1
26、）温度及湿度随季节变化较大。西安属于湿热带湿润气候-；季风交替比较明显。表现出：据有关气象数据表明 1951 年至 1970 年-；西安地区最高气温达 41.7,最低气温达-20.6,气温日差春季为 12.0,夏季为 10.7,秋季为 10.2,冬季为 10.8。全年平均降水量为 604.2mm,其中春季占 23.2%,夏季占 40.3%,秋季占 32.4%,冬季占4.1%。由于年降水量比较大-；所以半坡博物馆内的相对湿度比较大。据半坡博物馆提供的数据表明-；遗址大厅夏季温度最高达 46-；冬季最低达-17-；相对湿度最高大 95%-；最低达 33%。1996 到 1998 年间-；全年温差约
27、 60-；年平均相对湿度 71%-；气温及湿度起伏较大,湿度的变化会导致土质体系的胀缩-；同时也会影响其强度和压缩度的变化。温度的变化也很明显-；黄土是热的不良导体-；所以遗址昼夜温度的变化仅限于很浅的表层-；而由温度变化引起黄土膨胀所产生的压应力和收缩产生的张本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐应力也仅限于表层-；冷热两种过程的频繁交替逐渐使遗址表层产生裂隙-；以致呈片状剥落或粒状疏散-；最终塌落。这些性质决定了在遗址回填之前必须对其进行化学加固-；以增强其机械强度。（2）降尘也是影响
28、半坡遗址的因素之一-；在半坡每年落尘厚度达 0.82cm。西北大文博学院提供 1983 年对博物馆环境检测结果表明：降尘为 26.75 吨/km 2月-；SO 2为0.243mg/cm2日-；氮氧化物为 0.232mg/cm2日,降落的灰尘一方面覆盖了土遗址表面半坡先民生活的遗迹-；另一方面灰尘中含有酸性物质及微生物-；对土质有破坏作用-；更进一步-；降尘落在多孔的遗址表面及白色盐份结晶上以及落在裂缝内-；都会给除尘带来困难。这就要求在遗址加固前必须对遗址进行除尘处理。（3）霉菌作用将半坡遗址表面的土质溶于去离子水发现不同区域刮样水溶液颜色,但大多为深色溶液,而且有悬浮物在里面,尽管现在还不能
29、肯定是那种微生物或菌类,但的确有这些东西存在,原认为表面泛白全是盐分,经分析白色表皮除盐分外还有霉菌类.半坡遗址与大地,大气相同,湿度多大于 70%,潮湿有利于霉菌的生长和繁殖.大厅内空气流通不好,游客量较大引起的空气污染较严重,也有利于霉菌生长.综上所述, 半坡的土质结构表明它极易受水、温湿度变化等外界因素的影响-；而它所处的地理位置又提供了这样的条件。所以多年的风化造成土质中胶结物(粘土矿物)减少,土质粒化,造成裂隙-；砂化-；塌落。四.半坡遗址的临时性化学加固1.加固剂加固原理及加固剂的选择：由风化机理可知-；风化造成土质中胶结物的减少,因此土质中加入胶结物使其恢复粘结性能,提高机械强度
30、,是针对风化后土质保护的最有效的措施.半坡土质的孔隙较大-；约为 50%-；毛细渗透系数较大约为 50-80 之间,可以选用合适的流体加固剂对其进行渗透处理,以提高土质强度1.1 化学加固剂的要求根据半坡的具体情况用于半坡的加固剂满足以下要求：本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐（1）加固剂不应含有盐分：由于土遗址所处的环境-；遗址直接受雨水作用较小-；但土遗址与大地相通-；永远也杜绝不了地下毛细水的作用。环境监测表明-；年平均湿度71%-；这样典型的暖温带大陆性季风气候环境虽然不象沿海
31、地区那样潮湿但却有足够的湿气存在于遗址土质内。这样-；湿气或毛细水在上移时-；会把土质中的盐分带到表面-；在表面富集-；除了使表面泛白影响观瞻-；而且会形成表面硬壳化-；还会对土质施加结晶、膨胀作用-；威胁土遗址的存留。换句话说,用于半坡遗址的加固剂绝对不能含有盐分-；否则渗进去的盐分也会随水析出-；加重表面泛白。（2）加固剂加固后要有一定的透气性-；经受的起水的长时间作用。也是由于遗址与大地相通-；地下湿气及毛细水无限期的对土质起作用-；所以加固后的的土质应不受水的反复影响-；且加固剂应具备不助长霉生长的作用。（3）加固强度适中：加固剂的加固强度是相当关键的一个因素。由于半坡土质较疏松-；粘
32、聚力仅为 0.3kg/cm3,空隙率却为 50%左右- ；这就要求所选的加固剂强度不宜过大-；否则会在加固与内层未加固的交界面上形成断层。（4）具有足够的深度且分布均匀：由于土质较酥松-；加固剂不能仅加固表面而是要有足够的渗透深度（要求 4 厘米以上）-；渗透深度好且均匀分布。根据要求（1）-；我们首先排除 PS 材料（高模量的硅酸钾）,Ba(OH) 2 等无机加固剂的使用。结合文献报道及我们能购买到的产品-；我们初步选择有机树脂溶液-；硅酸乙酯-； B-72 -；聚醋酸乙烯酯作为加固剂进行实验对比。1.2 加固剂选择及加固效果评估我们选用半坡土制成模拟土样-；在实验室用以上加固剂加固-；并用
33、现代文物保护研究评估技术- ；对半坡土质的加固效果进行评估（可用渗透深度、毛细吸水系数、抗钻强度、外观颜色、持水量以及强度随深度分布等参数来评估）,最后选出合适的加固剂。结果见表 1-5表 1 拟选用的流体加固剂本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐（1）渗透深度-；吸收量及颜色变化情况见表 2表 2 原土块加固处理试验结果样品编号加固剂 样品重量(g)湿重(10 分钟后)渗透深度(cm)加固剂吸收量(g)1 年后重(g)渗透深度(cm)颜色 1 年后实际吸收加固剂量(g)1 R-300
34、523.29578.665.0 55.37 550.49 6.9 没变化27.11加固剂名称化学成分 保存状态 溶剂 配方（加固剂+溶剂） 施用状态R-300 硅酸已酯 无色液体 乙醇 75%+25% 无色透明液体B-72 丙烯酸树脂 白色固态透明颗粒丙酮 5%+95% 无色透明液体PAR 聚醋酸乙烯酯白色透明颗粒丙酮 10%+90% 无色透明液体本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐2 R-300 261.06294.364.5 33.33 274.80 6.5 没变化13.743 B7
35、2 266.47292.544.1 26.07 270.83 5.0 没变化4.364 B72 281.88307.614.0 25.73 286.78 4.0 没变化4.95 PAR 250.46270.902.5 20.44 255.52 3.5 稍深 5.066 PAR 187.17201.003.0 13.83 189.51 3.4 稍深 2.34可看出 R-300 加固后- ；不但颜色无变化 -；而且渗透深度较深,达到 6 厘米以上-；吸收较好。（2）加固剂强度试验结果 见表 3抗钻斜率加固处理 未加固处理样品编号 加固剂平行 垂直 平行 垂直备注1# R-300 0.47 0.27
36、 0.77 1.4 强度分布均匀8# B-72 - 1.07 0.93 1.3 强度分布均匀16# PAR 0.5 0.6 0.6 0.7 仅表面强度大可见 R-300 加固前后- ；加固强度变化明显 -；且强度分布均匀（3）加固土样的透气性加固处理的土质应具有一定的透气性才能经得起水的反复作用-；从表 4 中可看出处理前后毛细吸水系数及毛细渗透系数无明显变化（稍降低）-；这就是说加固处理后-；毛细孔隙仍然存在-；不影响地下水的透气。从表 5 可看出 用硅酸乙酯处理的土样能经受水的反复作用- ；而且在水中无掉渣现象。即便是处理过的原土样经过抗钻实验后-；本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下
37、载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐尽管孔洞排布较密-；仍能经受水的作用。也就是说用此处理方法处理半坡土遗址的保护-；可以摆脱水的威胁- ；这正是我们所期盼的。表 4 加固剂处理土样块的毛系吸水系数及毛系渗透系数（4）耐老化性 由于 R-300 前面表现出的出色性能-；所以只选择 50%的 R300 进行性能全面实验-；并对加固土样在显微镜下观察。表 5 浸泡加固后的物理参数及耐老化性能测试耐老化性能抗钻强度加固剂 抗压强度 平行 垂直持水量%孔隙度%耐水解情况耐冻融情况耐盐腐蚀情况样品编号加固剂编号底面积 样重 时间分钟吸水
38、量后样重上升高度毛细吸水系数毛细渗透系数备注1 573.52 1.52 580.06 3.03 585.95 4.04 591.85 5.01# R300 4.8X4.6 540.285 597.25 5.374.4 19.280 分钟全部浸润1 324.8 3.02 338.8 3.53 340.0 4.54 347.2 5.07# B-72 4.8X5 303.795 - -62.4 14.43 分钟掉渣塌落1 257.0 3.02 265.1 4.03 271.5 4.84 276.4 5.018# PAR 5X4 235.205 281.6 5.574.4 19.2-本文档由 碱性玫瑰
39、精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐50%R-300 0.56. 0.80 0.90 26.7 29.317 个循环后破裂18 个循环后破裂6 个循环后破裂显微镜下观察结果表明,用硅酸乙酯加固过的土样明显含有较多的胶结物,颗粒间紧密堆集,在颗粒间有均匀分布的新的类似膜层的东西出现,这既是加入的加固剂,它将矿物颗粒交结在一起,起到了强化固结的作用.硅酸乙酯为液体,水解前粘度较低. 在反应过程中液体变成软胶状,胶收缩变得越来越硬,硅酸乙酯链的一端连接矿物颗粒,另一端与相邻的硅酸乙酯相连.最后变成硅氧四面体的网
40、状结构并填于土质颗粒之间,正是这种聚合网链起到加固和强化的效果.可以看出硅酸已酯加固处理的强度及渗透深度都比较理想-；通过对硅酸已酯处理过的样块的抗钻强度测试-；加固前后抗钻强度变化明显-；渗透深度远不止 5cm,加固后强度 0.3 提高到 0.56,这已达到土质加固要求。R-300 硅酸乙酯分子式：Si(OC 2H5)4其加固原理是： Si(OC 2H5)4 + 4H2O =SiO2aq +4C2H5OH+2H20 在这个反应中-；通过添加一些催化剂-；使硅酸乙酯缓慢的与空气中的水蒸气及土遗址中的毛细水反应-；并逐渐分解-；最终形成一种矿物质状的 SiO2胶体-；沉积在已风化遗址的空隙中成为
41、新的胶结物-；反应的另一产物乙醇则完全挥发。因为反应中催化剂是中性的-；各反应产物既非酸性也非碱性。且生成的物质与土的成分基本相同-；不会有任何杂质带入遗址中。土质文物不会受到含盐副产品物质的威胁。同时-；由于其较小的粘度-；因而渗透深度比较大-；加固效果较好。因此对遗址区应选用渗透深度和强度都比较理想的 R300（硅酸乙酯）作加固剂。对于遗址区所依附的非遗址区-；我们只希望它在回填过程中有一定的强度-；能承受的起回填时沙袋的重压-；施工人员的行走-；搭架等而不出现滑落-；没有必要要求加固强度分布均匀-；一定渗透深度。要考虑到造价问题-；没有必要用 R300 加固处理-；而选用聚醋酸乙烯酯乳液
42、做加固剂就可以达到要求。实验表明-；在相同的浓度下-；以上加固剂聚醋酸乙烯酯加固土遗址表面的强度是最大的。在非遗址区使用它主要是为了防止在大厅重建过程中因为震动或者挤压导致这部分遗址的土体滑坡、疏松等。所以在价值较低的非遗址区选用聚醋酸乙烯酯乳液做加固剂进行加固。本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐2.化学保护程序（1） 测绘测绘工作的必要性A：遗址回填覆盖后,有些区域不能上人行走,必须作出相应标志牌。通过测绘工作可以得知应在那部分设立标志牌。B：为遗址再次发掘复原提供资料-；减少再次发
43、掘时因盲目对遗址造成的破坏。C：测绘工作反应了遗址的保存现状-；为以后再处理留有资料。因为遗址经过一定时期后的状况并非刚出土时的原始面貌。（2） 除尘半坡土遗址表面浮有较厚的灰尘和棉絮物-；影响观瞻和加固效果-；必须去除。用软毛刷轻扫表面灰尘-；较硬表面的坑凹处的灰尘可用弱力吸尘器吸掉-；酥松部位的灰尘可用干净脱脂棉沾少许去离子水粘掉。（3）加固首先遗址区加固：所谓的遗址区-；就是古代半坡人所居住的房屋-；及他们平常活动的场所。包括遗址中的棱角、窖穴、柱洞、关键柱及房屋遗迹等。部分的加固主要是用浓度为 50%的 R-300 乙醇溶液。非遗址区加固：所谓的非遗址区-；并非考古挖掘时的原始面貌-；
44、而是人为回填的-；其表面并非原始人的活动场所。聚醋酸乙烯酯乳液的渗透深度不大-；防止“反迁”现象发生所以我们使用低浓度少量多次喷淋的方法。浓度为 5%-；一般达到八次以上。（4）修复对雨蚀坑洞和失去支撑的突出部分及大裂隙修复-；以排除隐患。将土过筛出细土-；加适量水和一定的白乳胶（增强泥浆和遗址之间的胶结力）制成泥饼和泥浆待用。对于鼠洞和雨蚀洞-；先将泥浆用注射器注入-；再用事先制好的泥饼进行填塞-；作旧。对大裂隙用注射器注射泥浆的方法填充。对于坍塌掉落的-；用泥浆和白乳胶将其粘回原位。对由下部塌落而使上面失去支撑的-；先喷白乳胶-；后泥饼填补。（5）防霉新厅建设需 12 年-；半坡遗址又遭受
45、地下水及地表水作用-；毛细水旺盛-；易滋生霉菌。为了防止遗址发霉-；应对其事先作好防霉处理。处理方法：用 0.05%的霉敌(西北大学华特集团)乙醇溶液喷涂整个遗址表面,渗透深度应在 24 毫米。待表面充分挥发本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐后再作回填处理。五.回填过程中的具体操作1.根据实际情况制定出本次保护工程准则A：全面保护的原则。半坡遗址是不可再生的文化遗产-；有很高的历史、文化、科学艺术价值-；必须对大厅东、中、西三个坑的各种文化遗存（包括关键柱）全部进行保护。B：时效性原则
46、。保护工程是临时性保护-；有限加固-；不做一次到位的加固。只保证12 年-；在工程建设完成后-；即应解除保护措施。C：可重复处理原则。所用加固材料及工艺-；对以后的保护及加固措施无影响-；一段时间后可以再次加固。D：最小损伤-；最少干预原则。E：经济性原则。降低保护工程造价。F：可操作性原则。保护技术易操作-；工程易进行并为日后清理做好准备。G：方便重建工程进行原则。在保护之后约有 70%遗址面积可以上人行走。2.对于半坡遗址-；从保护工程角度分析-；有以下几个特点：A：遗址密集-；文化叠压层多-；平面不规正-；无法成行成列布置柱网-；也没有落柱子的平面；B：遗址高低不平-；从地面向上达 2.
47、4 米高-；向下达 6.0 米深-；如大围沟、关键柱、东小沟及大窖等-；人员不便上下。C：大多数遗址高差在 0.8 米以内-；如房址、灶坑、小窖、葬等。这些部分施工人员可以进入遗址内进行加固处理。D：遗址中柱洞小-；地窖小-；有两处地面保留有堆积物-；人、设备都不能进入-；这些要求施工人员十分小心、细致工作。E：遗址整体低于周边场地-；揭顶之后-；雨水无法自然外流-；要安排人工排水设施。F：遗址强度低-；但还是有一定强度。根据半坡土体力学模拟试验-；重塑后-；土体强度为110Kpa-；空隙率 4954%-；含水量为 914.5%。据此推算遗址土表层 0.3 米深的土体强度在 5080Kpa 之
48、间。如果不作任何加固-；覆土深度可达 0.5 米厚-；这已经达到保温、本文档由 碱性玫瑰精 整理提供 专利代下载 1 元/篇 QQ 1410007848买染料 及 包装机械 请致电 0317-7723188 刘雨桐防雨、抗冲击、上人行走的要求。3.根据这些特点及保护工程准则-；制定出以下保护方案：区分遗址形态-；对不同的部位采用不同的加固措施：用砂、土覆埋；局部用木箱保护；重点部位搭架防护等多种形式进行保护。1:对于浅遗址区-；在关键部位作化学加固之后-；以提高遗址表面的强度-；再用砂袋填覆起来-；砂袋放置后应铺临时防水层隔离天然降水-；在防水层上铺 0.2 米厚的砂土-；供上人的踩踏面。2:
49、 对于袋状窖遗址,在窖口 0.30.5 米范围内作化学加固提高关键部位的强度。再用砂土铺窖底,用袋装蛭石填入窖穴, 同时用干砂灌缝,窖口以上再用土填平。上覆防水层作踩踏面。3: 对于东西小沟及合用灶这种浅沟-；用 50 钢管搭架-；沟底立柱-；架上满铺竹架板-；架板上覆土 0.05 米厚,再作防水层,上作 0.2 米厚踩踏面。4:对于大围沟-；深窖和不可进入的堆积物遗址区段。设计不作化学保护-；直接用 C型钢架彩钢保温板形成临时保护房-；房周边用砖墙、砂袋围合-；墙壁上只留检查孔-；用于观察遗址的保存情况。5：对于关键柱-；瓮棺葬等小体积突出物-；在周边堆土袋为基础-；“上覆保护箱”-；保护箱用木板木枋制成-；内贴 0.05 米厚的苯聚板保温,外钉油毡防水,防止雨水和人、车等的冲撞-；冬季防止遗址冻融破坏。6：对于柱洞-；墙基等细小部分-；计划先用化学加固喷剂涂刷柱洞外以提高强度；再将空布袋子沉入洞中-；打开布袋上口-；灌入干砂-；使干砂充满柱洞之内-；起到分散压力、支撑柱洞土体的功能。日后清理时-；打开布袋口-；用手掏出袋中砂子-；几乎掏完时再抽出布袋-；还原柱洞的原来形态
