石质文物科技保护研究进展

总结了石质文物病害机理研究及病害检测技术、石质文物清洗方法、石质文物保护材料、石质文物监测方法、现代化信息技术,在石质文物科技保护中的应用等方面的研究现状和取得的重要成就,并针对石质文物科技保护在保护材料、仪器设备等方面现存的问题提出了一些建议。     

对近现代钢筋混凝土建筑文物修复材料的试验研究——以浙江省磐安县道德桥为例

目前对混凝土结构建筑的修复手段主要停留在实验室阶段,缺少与现场的结合,且存在成本高、效率低的问题。将试验研究结合现场工况进行综合分析研究,能达到较高的资源利用率,确保修复材料的适用性。现场试验针对3个方面的修复材料,分别使用3种防水材料后对比覆水试验与含水率测定结果来比较防水材料的修复效果;检测注浆前后的强度、色差及粗糙度变化等来确定注浆材料的修复效果;通过硬度计与回弹仪测定修复后表面抗压强度与硬度来比较表面修复材料的修复效果。结果表明:瓦克膏体硅烷材料防水性能最好;天然水硬性石灰微收缩注浆料NHL-i07对表面裂缝处进行针管注浆加固的填充效果最好;碧林增强剂KSEOH300进行表面加固后强度增加较明显。本试验探索了近现代文物建筑保护设计的新方法,对类似的古建筑修复项目有一定的借鉴意义。     

基于红外热成像的微波场中液体加热特性研究

根据红外热成像原理,提出了基于红外热成像的微波加热特性研究方法.以乙醇、食盐水、蒸馏水为实验材料,分别研究不同微波输出功率和不同液体对微波吸收功率和微波穿透深度特性的影响.实验结果表明,微波输出功率和液体的介质损耗值越大,液体的微波吸收功率越大,液体的微波穿透深度与液体的介电性质有关,与微波输出功率无关.所提出的方法得...     

无损检测技术在文物表面空鼓病害探查中的应用

空鼓是山西大学堂围墙的主要病害之一, 会导致表层水泥砂浆抹面的剥离和内部砌体结构的风化, 因此合理评估空鼓的严重程度是开展科学保护与修复的前提. 在用手动敲击方法对围墙空鼓病害进行初步判别的基础上, 综合采用相控阵超声成像以及红外热成像两种无损检测技术对局部病害开展精细探查, 确定其分布范围和面积. 结果表明: ① 手动敲击和两种检测技术这 3 种方法均可不同程度地反映空鼓病害的分布规律; ② 无损检测技术所得结果基本一致, 局部误差与缺陷类型和环境因素有关; ③ 围墙表面水泥砂浆抹面的空鼓状况总体比较严重, 具体可划分为 4 个病害等级. 研究成果对文物建筑表面空鼓病害探查与修复效果评估具有一定的借鉴和参考价值.     

草酸钙材料在石灰岩文物保护中的应用研究综述

由于长期受到雨水冲刷、酸性环境污染物侵蚀及气候变化等因素的影响,我国大量石灰岩文物已经遭受了不同程度的风化破坏,亟需进行保护处理.为之发展防护材料及其适用的保护技术成为文物保护工作者重要的研究方向.草酸钙良好的耐候性及与石质文物的兼容性使之在石灰岩文物的表面防护及加固保护领域得到了广泛的研究和应用.该文通过查阅与梳理国...     

红外热成像法检测岩石渗水病害的实验研究

通过红外热像仪检测不同渗水程度岩石的模拟实验,验证了红外热成像法现场检测数据进行定量分析渗水严重程度的可行性。通过红外热成像法检测太阳照射下不同渗水程度岩石的热像变化特征分析可知,利用最小红外辐射温度指标可以确定岩石渗水严重程度。     

新型修复用改性土修补性能试验研究

川渝地区有大量生土墙历史文化建筑,其中很多是全国重点保护文物,由于酸雨的侵蚀,这些文物破坏严重,为保护性修复生土墙历史文化建筑,研究在素土里加入水泥、料姜石、环氧树脂等掺和料,制出一种新型的修复用改性土,利用不同配比的掺和料改性土制成土坯试件,并对土坯进行收缩率、色差及耐水性试验研究,发现按照5%(质量分数,下同)水泥、10%料姜石、3%环氧树脂、82%土进行配比的修复用土,具有收缩率小、色差满足要求及耐水性能好的特点.     

石质文物风化程度超声波检测方法探讨

石质文物是文化遗产的一部分。由于年代久远,许多石质文物都遭受着严重的风化病害侵蚀。对石质文物的风化程度进行检测、评价,已经成为石质文物保护中一项紧迫的任务。从理论和方法上探讨了利用超声透射波和瑞雷波检测石质文物风化程度的可行性,并分别应用这两种方法对浙江义乌古月桥桥身条石、故宫汉白玉栏板以及北京西黄寺抱鼓石的风化程度进行了检测,取得了较好的效果。     

二氧化硅胶体基石质文物防风化有机-无机杂化材料制备及效果评估

采用溶胶-凝胶法制备含有纳米二氧化硅颗粒的胶体材料.胶体材料的稳定性和纳米二氧化硅颗粒的粒径主要受正硅酸乙酯含量、氨水浓度、水含量、无水乙醇含量和滴定速度等参数的影响,以具有良好综合防风化性能的甲基三甲氧基硅烷为有机物,通过与二氧化硅溶胶的机械混合而制备有机-无机防风化杂化加固材料.研究结果表明:当杂化材料中甲基三甲氧基硅烷的质量分数为15％～20％时,防风化杂化材料的黏度低(接近于水的黏度)、凝胶时间短且稳定性好;胶体颗粒的添加有效地降低了单一有机物加固涂层的开裂概率;防风化杂化加固材料引起试样的色差变化较小,加固吸收率明显比单一有机物的吸收率高,且涂覆防风化杂化加固材料的石质试样,其耐酸和耐盐性显著提高.     

浅谈红外热成像技术在航空无损检测中的应用

1．红外热成像技术的概念 随着复合材料越来越多地应川于航空领域，业界需要一种能够大量、快速、随时随地都可用的无损检测技术。许多检测部需要对这些材料在各种载荷下的变化状况进行确定。红外热成像在这些方面具有独有的优势.     

有机硅加固材料的合成及应用

根据石质文物风化蚀变原因和故宫博物院提供的石质样品的风化状况, 选用甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯为单体合成聚硅氧烷, 并对产品的性能进行测试。结果表明, 该材料赋予风化石质以一定强度的同时, 具有优良的防护性能。     

建筑地基灌浆加固技术应用

灌浆加固技术是地基处理中的一项重要技术,灌浆材料包括粒料和化学两个种类的,对灌浆加固技术的设计原则、方案选择、质量标准以及施工参数进行分析,并对加固处理效果检测的多种试验方式做了简要介绍,最后列出了加固技术实施过程的组成。     

构筑物混凝土火灾损伤红外热像-电化学检测

根据混凝土火灾损伤特点,采用红外热像检测技术与电化学检测方法相结合,表里兼顾地检测分析混凝土受火温度、强度损失率物损伤深度。现场检测案例表明：红外质热像－电化学综合法检测构筑和混凝土火灾损伤可获得比较翔实的混凝土火灾损伤资料。为筑物修复加固提供科学依据。     

南陵石拱桥的试验分析与加固研究

为评估已有800多年历史的南陵县龙门桥性能,对该桥进行了现场荷载试验,并利用有限元分析软件进行分析,结果表明其仍具有良好的短期承载能力,但严重的环向裂缝使得拱圈的整体性和稳定性逐渐降低。从技术、经济及保护文物角度考虑,采用复合拱圈法对该桥进行加固修复,加固后的分析表明桥梁安全储备、整体性和稳定性均有较大提高。     

基于红外温度场的焊接质量在线检测方法

利用红外热成像实时无损检测技术对TIG焊接过程中焊缝可能出现的缺陷进行实时检测,以及对工艺参数进行实时监测和优化.红外测温是一种潜在的无损检测技术,它可以有效地用于结构完整性检测和缺陷分析,评价在不同焊接工艺参数条件下的焊接质量.缺陷部位使被检测表面产生温差,在热作用下会在表面产生不同的能量分布,可通过信号处理,热图像的解析,判断缺陷的类型和位置.夹渣和焊缝偏移处红外热成像图上呈现出明显不同的温度分布.当焊接速度由0.4m/min降到0.24m/min时,红外热图像颜色变浅,焊缝的熔池宽度变大.当钨极高度增加,电压增大,电弧分布半径增大,熔池深度略有减小而熔池宽度增大.进一步验证了焊接参数的变化对温度场分布和熔池宽度的影响,并对缺陷进行了实时定性检测.     

土遗址片状剥离加固现场渗透试验

中国西北地区存在有大量的土遗址,由于长期受到风吹雨淋及水盐运移导致表面盐分的富集,使表面片状剥离加剧,已经成为土遗址破坏的主要病害之一.通过滴渗和喷洒渗透2种试验,研究了糯米浆液和SH浆液2种新型材料对墙体表面的加固效果,采用检验墙体表面贯入阻力、渗透深度和渗透量的变化检验材料的加固效果.采用红外热成像技术判断加固后的墙体与原有墙体兼容性.结果表明糯米浆液和SH浆液均能作为新的加固土遗址片状剥离的新材料.     

测氡法和红外热成像法在小窑区火源位置探测的综合应用

为了研究红外热成像法和测氡法联合探测技术在探测上覆煤层小窑区自然发火火源位置的应用效果。采用理论分析和现场实测相结合的方法,首先,分析了2种方法在实践应用中的优缺点;其次,研究了自燃煤层释放氡在裂隙岩体中的运移和扩散规律,同时建立了自燃火源传热模型,分析了红外热成像法的探测机理;最后,以公乌素煤业有限责任公司1604工作面上覆9#煤层小窑火区为现场探测对象,综合采用RAD7专业电子测氡仪和T335型红外成像仪对火源位置及其范围进行了探测。研究表明:在测氡法中,裂隙岩体中任意位置处的氡气浓度均可由岩体表面氡气浓度通过理论计算得出,但氡的扩散系数及衰减常数等参数受地形变化影响差异很大,不易确定;而红外热成像探测深度一般为10 m左右,火源位置越深,探测难度越大;现场氡气浓度测试及红外热成像方法探测结果显示在1604工作面上部地表存在2个氡异常区域,且两区域的位置与红外热成像探测结果相符。总体而言,红外热成像法和测氡法联合使用可以互补缺陷,可确保火源位置的进一步精确定位,对火区的治理方案提供科学依据。     

碳酸盐岩表面过程分析及应用

碳酸盐岩既是岩溶地区最常见的岩石类型之一,也是诸多行业的重要材料来源,由于碳酸盐岩表面的不稳定性将对其用途产生不利影响,通过分析水、微生物等环境因素影响下的碳酸盐岩表面表层变化情况,探讨碳酸盐岩表面的稳定性并应用于石质文物表面维护的可行性。自然界中石质文物表面不可避免地存在或多或少的风化毁损现象,导致表面不稳定的主要原因在于环境因子对碳酸盐岩产生的侵蚀作用。增设防护层保护石质文物表面的方式,可缓减或阻止环境因子危害而增强其表面的抗侵蚀能力,但是还需要多方面的技术试验研究。     

宛平城墙病害勘测及保护材料试验研究

采用红外成像仪、内窥镜等无损检测方法对宛平城墙进行现场勘测,确定宛平城墙的病害类型和规模。针对城墙出现的裂缝、缺损、空鼓病害,分别确定3种修复材料配方,对其流动性、收缩性、力学性能及耐久性能进行测试,从而筛选出与城墙原材料相匹配,适合宛平城墙修复的补缝材料、补缺材料和灌浆材料。试验结果显示,在28 d的养护条件下,碳纳米管改性的补缝石灰材料可满足修复要求,而人造水硬性石灰和天然水硬性石灰分别在灌浆和补缺修复中表现出较好的性能。     

青酶加固蚕丝织物的性能表征及寿命评估

为提高丝织物的力学性能,通过液态谷氨酰胺转氨酶——青酶(TGase)催化酪蛋白酸钠(casein sodium,SC)生成生物大分子聚合物,并与丝织物上的蛋白质交联位点进行交联,再将丝素蛋白(silk fibroin,SF)溶液喷涂在丝织物的表面,制得青酶加固丝织物。对加固丝织物的表观形貌、力学性能、色差以及红外光谱进行测试,结果表明,当SF质量分数为1.0%时,加固后丝织物的断裂应力相比未处理样增加了20.89%,达到了最佳加固效果并且不会影响丝织物的色差。通过保存指数(preservation index,PI)评估加固丝织物的保存寿命,结果表明,高温、高湿环境会造成PI值降低,导致丝织物降解。该方法有望用于纺织文物的保护和增强。