CN102493429B - 考古发掘现场固化保护方法 - Google Patents

Abstract

一种文物保护学领域的考古发掘现场固化保护方法，先清理考古发掘现场，再在待固化的固化体表面布局锚钉，然后将一种可凝性的固化液体材料施于土表并渗入土中空隙，固化体凝固后成为密实无隙的石状体，接着在固化体内设置排水分孔和排气孔，最后进行固化体的底层和表层保护，底层保护是定期向排气孔内注灌适量杀除动植物的药剂，表层保护是置避光罩，以防空气和紫外线朽蚀。该方法不但改变了土壤内部外表结构，使固化体不变形，还与光、气体、水分等隔绝，达到保护文物目的。所述固化液体材料包括主剂和辅剂，主剂为EP环氧树脂、PU聚氨酯或UP不饱和聚酯，辅剂为防霉剂、防老剂、防氧剂、憎水剂。该方法尤其适用于南方考古发掘现场的固化保护。

Description

考古发掘现场固化保护方法

技术领域

本发明属于文物保护学领域，涉及一种考古发掘现场进行土质固化的保护方法及其所使用的固化材料，该方法尤其适用于南方的考古发掘现场。

背景技术

目前，国内外考古发掘现场及其珍贵遗迹文物需要原貌原地保护，以期建造博物馆，促进旅游事业和经济建设发展，如陕西西安出土的秦始皇兵马俑、湖南澧县城头山出土的6500年前的古水稻田等。但是，由于文物出土后改变了原来保存的环境，除渗水这一大病害之外，另一大病害就是土质腐殖，例如土壤干裂粉酥、盐析泛白。特别是在南方，空气湿度大，易遭蚂蚁、蚯蚓、苔藓等生物危害，致使土壤腐殖变质，甚至毁灭考古现场。所以，过去遇到此类文物时，或者按照考古挖掘要求彻底挖掉，毫无保留；或者复土深埋保护，不能向后人展示和从事学术研究，因而达不到更好保护文物的目的。

尤其是在南方，当空中气温低于地下温度时，将有大量水分结珠于固化体底面，使得固化体底部土层泥化，加上气体的作用，致使固化体上鼓变形，这将缩短固化体寿命。

发明内容

本发明解决了上述文物保护时存在的重大技术难题，研究出了一种防霉、防老化、防氧和憎水的考古发掘现场保护固化材料和施工工艺及固化体保护方法，能使其延长固化体寿命，达到保护文物的目的，尤其适用于南方的考古发掘现场的固化保护。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

本发明根据南方土质，选择特殊的施工工艺和固化液体材料施于需要固化的地表，让液体材料渗入土壤中，使之填满所有空隙，在物理化学作用下，使固化体凝固结石，成为一个密实无隙的石状体，从而改变土壤的内部和外表结构，使之与光、气体、水分等一切有害物质隔绝，达到保护文物的目的。

本发明所述的考古发掘现场固化保护方法，包括如下步骤：

(1)首先，清理考古发掘现场。

(2)布施锚钉。根据地质确定锚钉的布局方式，一般是按照2m×2m或3m×3m成方形的方式布局锚钉，再在方形中间增加一钉；或者，也可以选择呈波浪形或三角形布钉，锚钉间隔为2m或3m。具体是，先用一略粗于锚钉的圆钢打孔或钻孔至所需深度，然后插入锚钉，锚钉的顶端低于地表10mm-20mm，致使固化表层不能见到锚钉，而锚钉顶端又必须固定在固化体内。锚钉的作用是加强固化体与地层的结合，即防止固化层因水分、气体而上鼓变形。

(3)进行施液工艺，将固化液体材料充分稀释，并搅拌到位，然后根据环境温度，限在24-72小时之间，一般在24小时内反复向固化体表面浇洒该液体材料，使之完全渗透，渗透深度可达50mm-100mm。

(4)接着，设置排水分孔和排气孔。这些孔布局的面积一般为4m²-9m²见方，孔径为10-20mm，孔深刚好穿透固化体，孔内再放置与孔径相符的铜管，铜管下端与固化体底面相平，上端低于地面5-10mm。其作用是排出地下热空气和水分，使得固化体底部不上鼓，并防止因凝水珠而造成底部土层的泥化。

(5)最后，进行固化体保护。包括：

a.固化体底层的保护，定期向排气孔内注灌适量杀除植物、动物的药剂。例如，除草剂、灭鼠药。在高温枯燥季节，注灌适量水，以补充高温下水分的不足。

b.固化体表层的保护，在固化体表面置避光罩，以防空气、紫外线朽蚀，以及吸潮防冻。

本发明还提供一种适用于上述工艺所使用的固化材料，由主剂和辅剂两部分组成。主剂所述是主剂具有凝性的、能被土壤渗透的与土壤紧密粘合在一起的且具有强度的物质，选用EP环氧树脂、PU聚氨酯或UP不饱和聚酯(均为已知材料)中的一种，也可以选用一种更经济的其他主剂；所述辅剂包括防霉剂(如，对氯间二甲基苯酚)、防老剂(如，AW液体)、防氧剂(如，抗氧剂168)、憎水剂(如，有机硅外墙防水剂TB-6)，前三种辅剂混用于主剂中，后一种单用于固化体表面。

本发明固化液体材料的稀释剂一般选用丙酮或者二甲苯等材料，按照各自的产品说明书使用。

附图说明

图1为本发明考古发掘现场固化保护方法的施工流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的考古发掘现场固化保护方法的具体工艺流程做进一步详细的描述。

1.清理考古发掘现场

对考古发掘现场做一遍仔细认真的清理，致使土表颜色如新，平面遗迹和剖面地层清晰，并刻划出遗迹、地层线条，这是保证固化液体材料渗透和被固化的固化体表面透明而不改变文物颜色和原貌的关键所在。

2.浇洒固化液体材料

首先稀释固化液体材料，并搅拌到位，致使粘度低，渗透性强，一般采用丙酮、二甲苯为稀释剂。液体材料凝胶时间可随意调节，并能准确控制，根据环境温度，限在24小时-72小时之间，一般在24小时内可反复向固化体表面浇洒液体材料，这也是保证液体材料渗透的关键。液体材料可深透50mm-100mm。凝固后使固化体成为一个密实无隙的石状体。此方法不但改变了土壤的内部、外表结构，还与光、气、水分等有害物质隔绝，达到了保护文物的目的。

3.进行固化体加固

在南方，当空中温度低于地下温度时，将有大量水分结珠于固化体底面，加上气体作用，致使固化体上鼓变形，这将缩短固化体寿命。为此，本发明采用锚钉法加固固化体。所述锚钉的材料以铜杆为宜，铜杆粗2-10mm，长100-500mm，根据地质来确定，或更粗或更长，以锚杆的下端钉固在坚固地下地层为宜。锚钉布局一般是2m×2m或3m×3m成方形布局，也根据地质确定，如方形中间可再加一个锚钉；或者呈波浪形、三角形布钉。用一略粗于锚钉的圆钢打孔或钻孔至所需深度，然后插入锚钉，锚钉顶端低于地表10mm-20mm，致使固化体表面不能见到锚钉，而锚钉顶端又必须固定在固化体内。

4.设置排水分孔和排气孔

排水分孔和排气孔的布局一般是4m²-9m²见方，根据实际需要而调整，孔径10mm-20mm。当固化体彻底凝固后，用电钻打孔，孔深刚好能穿透固化体为宜，孔内插置与孔径相符的铜管，铜管下端与固化体底面平，上端低于地表5mm-10mm，并固之，铜管的上端面用泥土隐蔽。

5.对固化体进行保护

(1)固化体下的土壤易被植物根系和蚁、鼠、蛇的巢破坏。防治办法是，定时向上述排气孔内注灌适量杀除植物、动物的药剂，例如除草药、灭鼠药，一般在高温夏季进行，让药剂的水分充分自然地排除；另外，在高温枯燥季节应注入适量水，以补充空中水分不足。

(2)固化体上面置避光罩，以防空气、紫外线朽蚀，以及吸潮防冻。最好采用一种避光强、能吸潮而又轻便的材料制作而成。在不展示期间，覆盖于固化体表面。

本发明还提供一种适用于上述工艺的固化液体材料，由主剂、辅剂两部分组成。

A.主剂

凡是具有凝性的、能被土壤渗透的与土壤紧密粘合在一起的且具有强度的物质都可用作本发明的固化主剂。考虑到南方地质和气候恶劣等条件，本发明的固化主剂选用：

(1)EP环氧树脂，或

(2)PU聚氨酯，或

(3)UP不饱和聚酯。

根据情况任选其中一种，也可以选用更经济的其他类似主剂。

B.辅剂

本发明的固化辅剂包括：

(1)防霉剂

化学名：对氯间二甲苯酚

英文名：para-chloro-meta-xylenol

本品在树脂材料中的持久性强，杀霉菌效果好、溶于甲苯，一般用量为主剂重量的1-2％。

(2)防老剂

防老剂AW(6-乙氧基-2，2、4-三甲基1，2-二氢化喹啉)液体，能溶于苯、丙酮，对防老化、特别是防龟裂效果好。用量为主剂重量的1-2％，或适当减少。

(3)防氧剂

产品名称：抗氧剂168

中文名：三[2、4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。

英文名：TnS-(2.4-di-tertiary-butyl)-phosphite。

适用于聚酯树脂，溶于丙酮、甲苯。用量为主剂重量的1％左右。

上述防霉剂、防老剂、防氧剂，先用主剂之稀释剂充分溶解后，再与主剂混用。

(4)憎水剂：

名称：新型有机硅外墙防水剂TB-6。

直接喷涂于固化体表面，具有防潮、防渗功能。

上述防霉剂、防老剂、防氧剂与主剂混用，而憎水剂施于固化后的固化体表面。

下面参见图1所示施工流程图，对本发明考古发掘现场固化保护方法整体施工进行详细说明。

(1)地质勘测：这是很重要的首道工序，以了解固化体下面的土质。由有中级以上技术职称且考古挖掘经验丰富的技术人员进行，用Φ20mm洛阳铲手工探孔勘测，探孔布局不确定，以能够了解地层又不破坏文物为准，并绘制探孔平面图和剖面图。

(2)编写工程规划方案：根据勘探图确定工作面及工程量，用材、所需设备等方案和造价预算等。

(3)编写施工方案：包括施工具体细则，包括施工组织及管理、安全措施等。

(4)施工前准备：设备研制，购买材料(包括锚钉、铜管)，路、水、电三通，施工现场操作平台搭建等。

(5)施工组织：施工人员到位。

(6)施工面清理：施工面扫除清理，重新刻划平面、剖面线条。

(7)锚钉布局与施工：按照设计方案进行锚钉布局和施工。

(8)浇洒固化液体材料：按照上文所述的主剂和辅剂成分和用量配制固化液体材料，并向固化体表面浇洒。

(9)固化：固化期在24-72小时，安凝期一般在15-30天；若高温季节，固化面12-24小时后湿少量水。

(10)排气孔和排水分孔布局打眼：按照设计方案，进行排气孔和排水分孔的布局和打眼施工。

(11)孔内置铜管：在排气孔和排水分孔内置相符的铜管。

(12)进行全面检查，补施浆液材料，周边用石材压边实施加固处理。

(13)置避光罩：在固化体表面置避光罩，以防空气、紫外线朽蚀。

本发明技术方案的特点：

南方地质为河积相和湖积相粘土，含有一定的胶粘度，故土呈块状，不易吸收固化材料；而且南方气候恶劣，诸多因素将会减少固化体寿命。本发明的技术方案解决了以上难题。固化材料内加入防霉等辅剂，铜杆锚钉法，设置排水分孔、排气孔及杀除生物，置避光罩设施等管理措施，均为目前国外同行中所不见。特别是固化体厚度达到5-10cm，甚至更厚，而且其透明度高，不改变文物的颜色和原貌，此工艺为国内外所不见。

Claims (5)

1.一种考古发掘现场固化保护方法，包括以下步骤：

a、清理考古发掘现场；

b、布施锚钉：在待固化的固化体表面上布局锚钉，先用一略粗于锚钉的圆钢打孔或钻孔至所需深度，然后在孔内插入锚钉；

c、施液：将一种固化液体材料用稀释剂充分稀释，然后将稀释的液体材料反复向待固化的固化体表面浇洒，使之渗透50-100mm，所述稀释剂为丙酮或者甲苯；

d、设置排水分孔和排气孔：在固化体内设置排水分孔和排气孔，这些孔的孔深穿透固化体，孔内再放置与孔径相符的铜管；

e、进行固化体保护：包括固化体底层保护和固化体表层保护，所述固化体底层保护是定期向所述排气孔内灌注适量杀除植物和动物的药剂，所述固化体表层保护是在固化体表面设置避光罩；

所述固化液体材料包括主剂和辅剂，其中，所述主剂选用EP环氧树脂、PU聚氨酯或者UP不饱和聚酯中的一种；所述辅剂采用防霉剂、防老剂、防氧剂和憎水剂，前三种辅剂混入所述主剂内；

所述防霉剂是对氯间二甲苯酚，用量为主剂重量的1-2％；所述防老剂是AW液体即6-乙氧基-2，2、4-三甲基1，2-二氢化喹啉液体，用量为主剂重量的1-2％；所述防氧剂是三[2、4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，用量为主剂重量的1％左右；所述憎水剂是有机硅外墙防水剂TB-6。

2.根据权利要求1所述的考古发掘现场固化保护方法，其特征在于：在步骤c中，向固化体表面浇洒所述稀释的液体材料的时间限在24-72小时之间，向固化体表面反复浇洒所述稀释的液体材料。

3.根据权利要求1或2所述的考古发掘现场固化保护方法，其特征在于：在步骤b中，所述锚钉被布局成2m×2m或3m×3m的方形，并在该方形中间再增加一个锚钉；锚钉的顶端低于地表10-20mm。

4.根据权利要求3所述的考古发掘现场固化保护方法，其特征在于：所述锚钉为铜杆，铜杆粗2-10mm，长100-500mm。

5.根据权利要求1或2所述的考古发掘现场固化保护方法，其特征在于：在步骤d中，所述排水分孔和排气孔的布局面积为4m²-9m²见方，孔径为10-20mm，所述铜管的下端与固化体底面相平，上端低于地面5-10mm。