CN106673495B - 一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料及其制备方法 - Google Patents

一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料及其制备方法。灌浆材料包含主剂和填料，所述主剂为改性丙烯酸乳液，所述填料包括以下原料组分：澄板土、白炭黑和玻璃微珠。本发明提供的一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料无毒、无味、不污染环境，不伤害壁画文物。另外玻璃微珠具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性等优点。

Description

一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料 及其制备方法
技术领域
本发明涉及文物保护技术领域，具体而言，涉及一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料及其制备方法。
背景技术
壁画的装饰和美化功能使它成为环境艺术的重要内容，是人类历史上最早的绘画形式之一，遗存至今的古代壁画是极其珍贵文物。长年累月的自然风化，使古代壁画发生了起甲、空鼓、大面积脱落、脱色、变色、酥碱等病害。
全国各地的石窟寺、寺院、庙宇等处的壁画，都程度不同地存在着壁画空鼓病害。空鼓是指壁画地仗层与支撑体(墙体、岩体或其它)间由于黏结性能丧失或减弱，导致地仗层与支撑体分离。空鼓可存在于地仗层间、地仗层和支撑体之间。空鼓一般引起壁画表面开裂、鼓起，严重者由于壁画自身重力的影响，导致壁画脱落。
对壁画空鼓病害的治理，传统的方法有锚杆锚固及揭取—加固修复—回贴等。锚固是对严重空鼓病害实施抢救性修复的一种方法，以前曾用带十字架锚头的锚杆锚固。这种方法可以控制空鼓面积的扩大和延伸，防止壁画地仗大面积脱落。最初十字架锚头是用金属薄板制作，保证了加固的强度。但由于金属锚头在空气中易锈蚀，同时又遮盖壁画。后来又改用透明的有机玻璃板，能够达到同样的加固效果，且能看到遮盖在十字架锚头下面的壁画。在20世纪60～90年代，采用这种带十字架锚头的锚杆锚固大面积空鼓壁画，在抢救保护敦煌莫高窟的壁画中发挥了很好的作用。但十字架锚头的锚杆体量较大，不仅影响画面的完整性，而且会对壁画造成伤害，另外锚杆在松散的砂砾岩岩体中稳定性差，与壁画地仗的结合性不好，耐久性也差。
此外，西藏古建筑整体多为土、木、石结构，承载壁画的墙体为块石墙为主，也有部分土坯墙和篷玛草制作的篱笆轻质墙体。壁画地仗材料为当地的阿嘎土(有白阿嘎土和红阿嘎土两种)制作而成，含沙量很高，这种材料制作的地仗硬而脆，遇水立即变得松散。这种壁画地仗一旦与墙体分离(即空鼓)，在地仗自身的作用下，极容易开裂、破碎，处理难度很大。当空鼓病害发展到一定程度时，就会造成壁画大面积坠落，严重损坏壁画。20世纪90年代曾对空鼓病害壁画采取揭取－加固－回贴的方法进行了抢救修复。由于古建筑壁画地仗硬而脆，若采取分块揭取，锯缝时地仗非常容易破碎，严重损伤画面，不但费工、费时，修复效果也不理想。同时壁画揭取后要加固，免不了要用一些水性材料，稍不小心，就会使壁画地仗散开而遭到损伤。因此采取揭取—加固—回贴的方法是不可取的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供的一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料及其制备方法，更好的克服了上述现有技术存在的问题和缺陷，具备兼容性好、透气性好重量轻、收缩率小、粘结强度可调节以及现场可操作性强等特点。
本申请提供一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料，包含主剂和填料；所述主剂为改性丙烯酸乳液；所述填料包括以下原料组分：澄板土、白炭黑和玻璃微珠。
进一步的，所述改性丙烯酸乳液的固含量为46.8％。
进一步的，所述改性丙烯酸乳液黏度为62Pa·s。
进一步的，澄板土、白炭黑和玻璃微珠的质量比为3：1：1。
进一步的，所述澄板土的粒径为1～5微米。
进一步的，所述玻璃微珠的粒度为10～250微米。
进一步的，所述玻璃微珠的壁厚为1～2微米。
本申请还提供一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：
将预制的主剂和填料混合，即得。
进一步的，所述将预制的主剂和填料混合还包括：所述主剂与所述填料按胶灰比为1：15.63～25.00混合。
进一步的，所述将预制的主剂和填料混合前还包括：将填料碾碎过80～150目分析筛备用。
与现有技术相比，本发明的一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料及其制备方法的有益效果是：
(1)本发明提供的一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料无毒、无味、不污染环境，不伤害壁画文物。其中，白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸(氢氟酸除外)。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。玻璃微珠具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性等优点。
(2)本发明提供的一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料的制备方法操作简单，在加固中，可以通过调节胶灰比，来控制灌浆材料的加固强度、透气性等参数，这样也便于空鼓灌浆现场的操作性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明中玻璃微珠在显微镜下放大至50微米的形态；
图2为本发明中玻璃微珠在显微镜下放大至200微米的形态；
图3为本发明中白炭黑在显微镜下放大至50微米的形态；
图4为本发明中白炭黑在显微镜下放大至200微米的形态。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合实施例的方式对本发明的技术方案做详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。
但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)；
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显是指单数形式。
另外，本文中“至少一个”的表述包括一个及以上的所有数目(例如，至少2个、至少4个、至少6个、至少8个、至少10个、至少25个、至少50个、至少100个等)。
本发明提供了一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料，其包含主剂和填料，所述主剂为改性丙烯酸乳液，所述填料包括以下原料组分：澄板土、白炭黑和玻璃微珠。
需要说明的是，上述改性丙烯酸乳液为市售的纯丙烯酸乳液，由兰州知本化工科技有限公司所生产的文物保护专用材料。所述改性丙烯酸乳液的外观为半透明至乳白液体。
优选地，在本发明实施例中，所述改性丙烯酸乳液的固含量为46.8％；所述改性丙烯酸乳液黏度为62Pa·s。
需要说明的是，澄板土是一种粘土，如敦煌莫高窟前大泉河水和附近山洪过后冲刷至下游在低洼处沉淀的粒度很细杂质极少的河床沉积土。所述澄板土的粒径为1～5微米。
参考图3及图4，本申请中的白炭黑是白色粉末状无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸(氢氟酸除外)。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。
参阅图1及图2，所述玻璃微珠由硼硅酸盐原料经高科技加工而成，成分以SiO2、Al2O3为主。所述玻璃微珠的粒度为10～250微米，壁厚为1～2微米。
玻璃微珠具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性等优点，其表面经过特殊处理具有亲油憎水性能，非常容易分散于有机材料体系中，增加被填充物的流动性，可以有效减少被填充物的收缩率、耐腐蚀；其真实密度为1.78g/cm3(堆密度1.12g/cm3)相对于玻纤、碳酸钙、滑石粉等填充物，可以明显达到壁画减重得到效果。
优选地，在本发明实施例中，所述填料中：澄板土、白炭黑和玻璃微珠的质量比为3：1：1。
本发明还提供了一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：
将预制的主剂和填料混合，即得。
优选地，将主剂与填料按胶灰比为1：15.63～25.00例如1：15.63、1：16.12、1：18.22、1：21.03、1：23.57或1：25.00等混合。
需要理解的是，所述胶灰比为改性丙烯酸乳液的固含量与填料的质量比。
优选地，所述填料中各原料组分混合前先将白炭黑和澄板土碾碎过80～150目如80目、90目、100目、110目、120目、130目、140目或150目等的分析筛备用。
为了便于理解本发明，下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明应依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
实施例1
一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料，包括主剂与填料，所述主剂为改性丙烯酸乳液，所述填料包括以下原料组分：澄板土、白炭黑和玻璃微珠。该灌装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、准备好主剂改性丙烯酸乳液备用。
(2)、将澄板土、白炭黑和玻璃微珠按质量比为3：1：1充分混合均匀，得到填料备用。
(3)、将主剂与填料按胶灰比为1：15.63混合并加入搅拌器内搅拌均匀即可。
实施例2
一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料，包括主剂与填料，所述主剂为改性丙烯酸乳液，所述填料包括以下原料组分：澄板土、白炭黑和玻璃微珠。该灌装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、准备好主剂改性丙烯酸乳液备用。
(2)、将澄板土、白炭黑和玻璃微珠按质量比为3：1：1充分混合均匀，得到填料备用。
(3)、将主剂与填料按胶灰比为1：16.12混合并加入搅拌器内搅拌均匀即可。
实施例3
一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料，包括主剂与填料，所述主剂为改性丙烯酸乳液，所述填料包括以下原料组分：澄板土、白炭黑和玻璃微珠。该灌装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、准备好主剂改性丙烯酸乳液备用。
(2)、将澄板土、白炭黑和玻璃微珠按质量比为1：0.33：0.0333：1：1充分混合均匀，得到填料备用。
(3)、将主剂与填料按胶灰比为1：18.22混合并加入搅拌器内搅拌均匀即可。
实施例4
一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料，包括主剂与填料，所述主剂为改性丙烯酸乳液，所述填料包括以下原料组分：澄板土、白炭黑和玻璃微珠。该灌装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、准备好主剂改性丙烯酸乳液备用。
(2)、将澄板土、白炭黑和玻璃微珠按质量比为3：1：1充分混合均匀，得到填料备用。
(3)、将主剂与填料按胶灰比为1：21.03混合并加入搅拌器内搅拌均匀即可。
实施例5
一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料，包括主剂与填料，所述主剂为改性丙烯酸乳液，所述填料包括以下原料组分：澄板土、白炭黑和玻璃微珠。该灌装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、准备好主剂改性丙烯酸乳液备用。
(2)、将澄板土、白炭黑和玻璃微珠按质量比为3：1：1充分混合均匀，得到填料备用。
(3)、将主剂与填料按胶灰比为1：23.57混合并加入搅拌器内搅拌均匀即可。
实施例6
一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料，包括主剂与填料，所述主剂为改性丙烯酸乳液，所述填料包括以下原料组分：澄板土、白炭黑和玻璃微珠。该灌装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、准备好主剂改性丙烯酸乳液备用。
(2)、将澄板土、白炭黑和玻璃微珠按质量比为3：1：1充分混合均匀，得到填料备用。
(3)、将主剂与填料按胶灰比为1：25.00混合并加入搅拌器内搅拌均匀即可。
将上述实施例1～6的灌装材料采用现有技术中常规的测试方法测试得到性能参数为：
线性收缩率：2.9％～3.20％；
粘接力(将8cm×8cm面积上的灌浆材料从支撑体上拉脱所需要的力，采用SW－6000C高精度粘结强度检测仪测试)：105～121N；
含水率：54.06％～54.49％；
密度：0.31～0.33g/cm3；
析水性：1′22″～1′31″；
抗压强度(采用东莞恒工设备有限公司的万能材料试验机测试)：1.043～1.511MPa；
抗折强度(采用东莞恒工设备有限公司的万能材料试验机测试)：0.612～0.829MPa；
透气性(采用RH 40％的恒湿箱)：7.06×10－4～7.25×10－4g/(cm3·h)。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明配方及制备工艺可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料，其特征在于：其包含主剂和填料；所述主剂为改性丙烯酸乳液；所述填料包括以下原料组分：澄板土、白炭黑和玻璃微珠；所述改性丙烯酸乳液的固含量为46.8％；所述主剂与所述填料按胶灰比为1：15.63～25.00混合；
所述填料中：澄板土、白炭黑和玻璃微珠的质量比为3：1：1；
所述澄板土的粒径为1～5微米；
所述玻璃微珠的粒度为10～250微米；
所述玻璃微珠的壁厚为1～2微米。
2.根据权利要求1所述的灌浆材料，其特征在于：所述改性丙烯酸乳液黏度为62Pa·s。
3.一种如权利要求1所述的治理以土坯墙为支撑体的古代壁画空鼓病害的灌浆材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：将预制的主剂和填料混合，即得。
4.根据权利要求3所述的灌浆材料的制备方法，其特征在于：所述将预制的主剂和填料混合前还包括：将填料澄板土碾碎过80～150目分析筛备用。
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