CN107032719A - 一种用烧料礓石改性土夯筑加固土遗址支顶的方法 - Google Patents

一种用烧料礓石改性土夯筑加固土遗址支顶的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用烧料礓石改性土夯筑加固土遗址支顶的方法，其步骤是将烧料礓石和土料按照1：25均匀搅拌，得烧料礓石改性土。在夯筑加固土遗址支顶施工中，每层铺垫厚度为10～20cm烧料礓石改性土，选择不同夯锤，成排有序夯实，被修复夯筑砌补块体，其抗压强度提高15%，抗风蚀能力提高5倍以上，改性土夯实区域观感与原土遗址无较大差别，符合文物保护修复传统工艺的基本要求，是传统工艺的科学化得以在古代土建筑工程实践的再现，其为挽救大面积坍塌的古代土建筑遗址提供技术支撑。

Description

一种用烧料礓石改性土夯筑加固土遗址支顶的方法
技术领域
本发明涉及文物保护加固领域，具体说是一种用烧料礓石改性土对古代土遗址根部掏蚀坍塌的悬空区进行加固的方法。
背景技术
我国西北地区的新疆、甘肃、宁夏和陕西境内遗存许多古代土建筑遗址，种类繁多，西北地区的古代建筑土遗址大部分是由粉土、粉质粘土或沙石土夯筑而成，其由于纯属土质建筑，本体极其脆弱，在长期自然和人为因素影响下，遗址本体突显不同类型的病害。尤其根部掏蚀引起的大面积坍塌，部分遗址本体面临毁灭性的破坏。因此，夯筑砌补是对遗址本体根部掏蚀加固的主要技术措施。因此选择与原遗址相近似的土料配置，采用一种夯筑砌补的方法，能使被修复夯筑砌补块体的强度和耐风蚀雨蚀能力大大提高，对于保护古代土建筑遗址起重要作用。发明内容
基于上述，本发明的目的在于提供一种用烧料礓石改性土夯筑加固土遗址支顶的方法。本方法研制的土料在保持外观和物理力学性质略大于和接近原遗址土的同时，采用夯筑砌补加固土遗址支顶的方法，明显提升夯筑砌补加固块体的抗风蚀、雨蚀能力，有效控制夯筑砌补区域的质量，达到保持与原遗址本体的兼容性的目的。
本发明的目的是通过以下的技术手段来实现：
一种烧料礓石改性土的制备方法，其步骤是：
a. 选土：选用含SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、MnO、TiO2、P2O5，与原遗址土相近的土料；其粒径为0.01-10mm；
b. 备料：用水拌制a步骤的土料，土料的含水率为5.8%，将含水率为5.8%的土料至少密封闷土72-84小时；
c. 在b步骤闷制的土料中，加入烧料礓石，土料与烧料礓石的质量比为25：1，掺和搅拌，将拌匀土样润湿一昼夜，得烧料礓石改性土。
用烧料礓石改性土夯筑加固土遗址支顶的方法，其步骤是：
d. 支模：在距离原遗址（10）本体坍塌区域（9）里面不小于20cm～50cm的区域内栽植木柱（1），木柱埋深（6）1m，并将木模板（4）按照不小于75°的收分支模，通过斜撑（2）、支撑板（3）和木楔（5）楔紧木模板（4）。
e. 夯筑：按照每层10-20cm的厚度铺垫烧料礓石（7），采用尖底夯锤夯实虚铺土，铺垫烧料礓石（7）直至夯筑区修饰线（8）；
f.养护与表面修整：夯筑完成后用塑料纸覆盖夯筑砌补区域7d以上，控制水分散失速度，待夯筑支顶失水80%以上时，铲除表面宽出部分，形成自然流畅的表面曲线，与原遗址协调一致。
本发明的优点和产生的有益效果是：
（1）在配置土料中掺入一定量的烧料礓石，与原遗址土（或近似原遗址土）的相比，被修复夯筑砌补块体抗风蚀、抗雨蚀能力得到增强，达到夯筑砌补区域具有较强耐候性的目的，
烧料礓石与土料质量比为1：25的掺和的烧料礓石改性土且基本物理力学性能与原遗址土基本一致，透气和渗透能力基本无变化；改性土夯实区域有较强的抗风化、雨水冲涮能力，尤其单因素的抗雨水冲涮能力明显提高，修复夯筑砌补块体的渗透深度基本和原遗址墙体一致。完全满足加固的力学需求和外观兼容需求。
其抗压强度提高15%，最大干密度变化不大，其比重基本无变化，28天后改性土的收缩率仅是原状土的32%，改性土受自然温度、湿度、冻融循环等影响，强度变化极小，模拟风速23.4m/s携砂风吹蚀5min后，未改性土夯实区域掏蚀94mm，改性土夯实区域仅掏蚀16mm，抗风蚀能力提高5倍以上，尤其单因素的抗雨水冲涮能力更为显著，几乎表面无损伤破坏，渗透深度基本和未改性土夯实区域一致。
（2）试验证实：烧料礓石改性土夯筑砌补块体具有很好的透气渗水能力，且能够提高夯筑土体的强度，具有更好的耐候性。
（3）该改性土的夯筑加固方法符合文物保护修复传统工艺的基本要求。且区域观感无视觉差别，为修复大量大面积坍塌的古代土建筑遗址提供技术支撑。
附图说明
图1 为本发明夯筑加固土遗址支顶的示意图。
图2 为土遗址加固水平方向头夯冲窝贫僧平面顺序示意图。
图3为土遗址加固水平方向二夯银锭分位平面顺序示意图。
具体实施方式
本发明中所使用烧料礓为料礓石经焙烧后的产物：
料礓石的主要矿物成分为70%的CaCO3和30%的黏土矿物。
烧料礓石的主要成分为CaO、β-CaSiO3和Ca2Al2SiO7。
烧料礓石的制备方法为：
（1）将料礓石在粉碎机中破碎成碎粒料礓石。
（2）将碎粒料礓石在焙烧炉中1000℃焙烧3小时后自然冷却。
（3）将焙烧后的料礓石碎粒在球磨机中研磨，过180目筛后备用。
下面结合附图对本发明再作进一步的说明：
（一）烧料礓石改性土的制备方法
如图1，一种用烧料礓石改性土夯筑砌补土遗址支顶加固的方法，主要包括：
1、选土：土料的成分、含量和土料颗粒的分布见表1和表2：
2、备料：加入18g的饮用水,，用水拌制1步骤的土料，即铺一层土泼洒一次水，土料的含水率为5.8%，将拌制好的土料用塑料纸或土工布密封闷土72小时；
4、 在2步骤闷制的土料中，加入烧料礓石，土料与烧料礓石的质量比为25：1，掺和搅拌，将拌匀土样润湿一昼夜，得烧料礓石改性土；
表3和表4分别为原遗址土与烧料礓石改性土的基本物理性质和基本力学性质比照表
表3 原遗址土、烧料礓石改性土的基本物理性质
表 4原遗址土、烧料礓石改性土的基本力学性质
从表3和表4可以看出：烧料礓石改性土基本物理力学性能与原遗址土体基本一致，最大干密度变化不大，其比重基本无变化，无明显变化，其抗压强度提高15%，28天后改性土的收缩率仅是原状土的32%，透气能力得到改善；烧料礓石改性土受自然温度、湿度、冻融循环等影响小，模拟风速23.4m/s携砂风吹蚀5min后，未改性土夯实区域掏蚀94mm，改性土夯实区域仅掏蚀16mm，抗风蚀能力提高5倍以上，尤其单因素的抗雨水冲涮能力更为显著，几乎表面无损伤破坏，渗透深度基本和未改性土夯实区域一致。
（二）夯筑加固土遗址支顶的方法
5、临时支护。采用刚柔性相结合的方法，有效支顶遗址本体，防止实验过程中因振动引起的遗址本体坍塌；
6、基础清理。清理遗址本体根部的虚积土或坍塌土，至少清理至原基础层；
7、支模：在距离原遗址10）体坍塌区域9里面不小于20cm的区域内栽植木柱1，木柱埋深61m，确保夯筑夯锤能够垂直施力。木模板4按照不小于75°的收分支模，通过斜撑2、支撑板3和木楔5楔紧木模板4；
8、夯筑砌补前：将烧料礓石与土料均匀搅拌，土料与烧料礓石的质量比为25：1，掺和搅拌，将拌匀土样润湿一昼夜，得烧料礓石改性土。按照每层10-20cm的厚度铺垫烧料礓石改性土7，
9、夯筑。一般采用人工夯筑，每层厚度为10～20cm，确保夯实后与原夯层相同。铺垫土料厚度后，采用尖底夯锤夯实虚铺土后，铺垫一层烧料礓石改性土7，用夯锤夯筑一次，直至烧料礓石改性土7铺垫夯筑区修饰线8； 确保夯层的整体密度和质量，夯筑过程中，用尖底夯锤成排有序夯实，一般均为头夯冲海窝和二夯补银锭组合夯筑（如图2-3），多次反复夯筑直至夯实密度不小于1.68g/cm3，甚至更高的干密度确保遗址本体的整体质量；
10、 夯筑砌补完成后，采用塑料薄膜覆盖夯筑砌补区域养护不小于7天；
11、拆除版筑模板。一般施夯时，采用约30cm的夯筑模板三块，或直径不小于12cm的硬质木椽5根，按照铺设夯土和夯实情况上下翻动。
12、表面处理。待80%夯筑支顶达凉干后，铲除宽出遗址本体的墙面，形成自然流畅的表面曲线，尽量控制与原墙体协调一致；
13、采用填补夯实的方法处理沉降缝隙，并通过多次处理封闭夯筑区域与原遗址本体的沉降缝隙，直至沉降稳定。

Claims (2)

1.一种烧料礓石改性土的制备方法，其步骤是：
a. 选土：选用含SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、MnO、TiO2、P2O5，与原遗址土相近的土料；其粒径为0.01-10mm；
b. 备料：用水拌制a步骤的土料，土料的含水率为5.8%，将含水率为5.8%的土料至少密封闷土72-84小时；
c. 在b步骤闷制的土料中，加入烧料礓石，土料与烧料礓石的质量比为25：1，掺和搅拌，将拌匀土样润湿一昼夜，得烧料礓石改性土。
2.用权利要求1所制备的烧料礓石改性土来夯筑加固土遗址支顶的方法，其步骤是：
（d）支模：在距离原遗址（10）本体坍塌区域（9）里面不小于20cm～50cm的区域内栽植木柱（1），木柱埋深（6）1m，并将木模板（4）按照不小于75°的收分支模，通过斜撑（2）、支撑板（3）和木楔（5）楔紧木模板（4）；
（e）夯筑：按照每层10-20cm的厚度铺垫糯米浆改性土（7），采用尖底夯锤夯实虚铺土，铺垫糯米浆改性土（7）直至夯筑区修饰线（8）；
（f）养护与表面修整：夯筑完成后用塑料纸覆盖夯筑砌补区域7d以上，控制水分散失速度，待夯筑支顶失水80%以上时，铲除表面宽出部分，形成自然流畅的表面曲线，与原遗址协调一致。
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