CN111116112A - 一种原位土砖的制备方法及该方法制得的原位土砖的应用 - Google Patents

一种原位土砖的制备方法及该方法制得的原位土砖的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及古墓葬技术领域，特别涉及一种原位土砖的制备方法及该方法制得的原位土砖的应用。本申请利用古墓葬的原位土作为原料，经草酸‑水溶液搅拌和密封发酵、压模成型、干燥、草酸‑乙醇溶液浸泡以及氢氧化钡‑甲醇溶液喷洒，使得制得的原位土砖具有优异的机械强度，能够较好的对古墓葬进行加固和防护。其制得的原位土砖在应用时，原位土砖进行搭砖咬合，再配合竹筋加强连接，进而对古墓葬具有良好的加固效果。

Description

一种原位土砖的制备方法及该方法制得的原位土砖的应用
技术领域
本发明涉及古墓葬技术领域，特别涉及一种原位土砖的制备方法及该方法制得的原位土砖的应用。
背景技术
古墓葬(Ancient Tombs)泛指人类古代采取一定方式对死者进行埋葬的遗迹，包括墓穴、葬具、随葬器物和墓地。中国的古墓葬分布很广，历年来发掘出土了大量历史价值较高的珍贵文物，这是探讨不同时代、地区和社会阶层之间埋葬习俗以及所属时代社会生活状况的重要实物资料。通常，考古发掘古墓葬，由于风、雨、水、盐、环境变化等影响，经常发生坍塌局部悬空等问题。
通常，解决地下建筑物的坍塌问题，人们通用采用水泥砖、青砖、红砖或原位土砖对该建筑进行加固。然而，水泥砖、青砖以及红砖与古墓葬的土质差异较大，使得两者热胀冷缩的程度不同，进而导致其砌成的墓壁与古墓葬之间容易发生开裂，影响对古墓葬的防护作用。而且，利用水泥砖块来加固古墓葬不符合文物保护原则，因此水泥砖块难以实际应用于古墓葬的加固中。
相对的，原位土砖是由建筑场地的原位土制备而成，即采用古墓葬周边的原位土，以此使得两者的土质差异较小，因此能够有效减少墓壁与古墓葬之间发生开裂的可能性。但是，单一的原位土遇水容易化开，进而导致其制得的原位土砖的机械强度较差，难以为古墓葬提供优良的加固效果。
因此，研发一种原位土砖的制备方法，以提高原位土砖的机械强度、实现古墓葬的加固，是目前急需解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种原位土砖的制备方法，其制得的原位土砖具有优异的机械强度，进而能够较好的对古墓葬进行加固和防护。
本发明的第二个目的在于提供一种原位土砖的应用，其使用上述制备方法制得的原位土砖进行搭砖咬合，再配合竹筋加强连接，进而对古墓葬具有良好的加固效果。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种原位土砖的制备方法，包括以下步骤：
①、和泥：取古墓葬的原位土投入草酸-水溶液中，且原位土：草酸-水溶液的重量比＝1:(4-7)，充分搅拌后密封发酵，得到土团；
②、成型：将土团压入模具中，用刮弓刮掉多余部分，静置35-50min后拆除模具，得到土砖毛坯；
③、干燥：在土砖毛坯的表面撒上土灰，自然阴干，以能自然站立为准，每35-40h翻动土砖毛坯一次，至完全晾干，得到土砖粗品；
④、固化：室温下将土砖粗品浸泡于草酸-乙醇溶液中1-2min，待充分吸收后晾干2-5min，再在表面喷洒氢氧化钡-甲醇溶液，即得原位土砖，将其交错堆积待用。
通过采用上述技术方案，本申请利用古墓葬的原位土作为原料，保证制得的原位土砖与古墓葬之间的土质差异较小，使得两者的热胀冷缩的程度达到一致，降低原位土砖砌成的墓壁与古墓葬之间发生开裂的可能性。
其中，原位土中投入草酸-水溶液中进行搅拌以及密封发酵，原位土中的Ca2+和Mg2 +与草酸的C2O4 2-对应生成草酸钙和草酸镁，在本申请中生成的草酸钙和草酸镁呈胶体状，在一定程度上能对原位土进行粘接，使得压模干燥形成的土砖粗品具有一定的结构稳定性。
随后将土砖粗品浸入草酸-乙醇溶液，由于在室温下草酸与乙醇不会发生酯化反应，因此两者能够单独存在。由于乙醇易挥发的特性，待土砖粗品在吸收草酸-乙醇溶液后，一部分草酸能与土砖粗品内部以及其表面土灰中的碱性金属离子结合，形成相对稳定的金属草酸盐沉淀，另一部分草酸其附着在土砖粗品的表面以及土砖粗品的孔隙中，乙醇则自然挥发。
最后，再喷洒氢氧化钡-甲醇溶液，氢氧化钡与草酸反应，在土砖粗品的表面形呈草酸钡沉淀膜，以此增加原位土砖的机械强度。由于在制备过程中，土砖粗品的结构还未完全固化，因此草酸和氢氧化钡分别采用醇溶液，相对于水溶液，醇溶液能够更好的保证原位土砖的结构强度。
另外，本申请的原位土砖在制备过程中采用自然晾干，相对于烧结成型的方式，本申请一方面能够更好的保证原位土砖与古墓葬的土质相近，另一方面能够有效降低其生产成本，便于被推广使用。
进一步地，步骤①中，所述草酸-水溶液按照草酸:去离子水＝1:50的重量比配制而成。
通过采用上述技术方案，当使用草酸:去离子水＝1:50的草酸-水溶液时，其制得的原位土砖的机械强度明显高于使用其他配比的草酸-水溶液，因此本申请将其作为优选。
进一步地，步骤②中，所述模具在使用前刷有植物油。
通过采用上述技术方案，植物油具有良好的润滑作用，在模具上刷植物油能够增加模具表面的光滑度，从而有助于压模成型的土砖毛坯快速脱模，具有操作简单、脱模效率高的特点。另外，在后续固化操作过程中使用醇溶液，而醇能够对植物油加以溶解去除，由此保证了原位土砖的整洁。
进一步地，步骤②中，所述模具的底部铺设有一地毯。
通过采用上述技术方案，地毯的铺设一方面能够减少原位土砖对加工场地的污染，另一方面还有助于原位土砖的快速脱模，具有优异的实用性。
进一步地，步骤③中，所述土灰由原位土干燥后过60目筛网所得。
通过采用上述技术方案，经过60目筛网过滤后的土灰附着于土砖粗品上，能够有效减少原位土砖在制备过程中发生开裂的可能性。
进一步地，步骤④中，所述草酸-乙醇溶液为饱和草酸-乙醇溶液。
通过采用上述技术方案，饱和草酸-乙醇溶液中草酸的溶解量达到最大，能够尽可能多的将草酸附着在土砖粗品上，减少乙醇的消耗量，提高原位土砖生产效率的同时，降低其生产成本。
进一步地，步骤④中，所述氢氧化钡-甲醇溶液为饱和氢氧化钡-甲醇溶液。
通过采用上述技术方案，饱和氢氧化钡-甲醇溶液中氢氧化钡的溶解量达到最大，能够尽可能多的对多余的草酸加以中和，减少甲醇的消耗量，进而提高原位土砖的生产效率，同时在一定程度上降低其生产成本。
进一步地，步骤④中，所述氢氧化钡-甲醇溶液喷洒3遍，且每次喷洒完晾干3min。
通过采用上述技术方案，本申请的氢氧化钡-甲醇溶液使用多次喷洒的方式，使得土砖粗品中的草酸能够被充分结合而生成草酸钡沉淀，以此制得的原位土砖的机械性能可得到进一步提高。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种原位土砖的应用，将所述原位土砖进行搭砖咬合，向上伸展堆砌成墓壁，纵向每隔50cm沿着墓壁的壁面方向加设竹筋，且竹筋的两端伸出于墓壁的相对两侧并插入于相邻的墓壁中。
通过采用上述技术方案，搭砖咬合的方式能够增加原位土砖之间的连接强度，使得砌成的墓壁具有良好的结构强度，竹筋穿设于墓壁中，增加原位土砖连接强度的同时，还增加了相邻墓壁之间的连接强度，以此为古墓葬提供良好的加固作用。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本申请利用古墓葬的原位土作为原料，经草酸-水溶液搅拌和密封发酵、压模成型、干燥、草酸-乙醇溶液浸泡以及氢氧化钡-甲醇溶液喷洒，使得制得的原位土砖具有优异的机械强度，能够较好的对古墓葬进行加固和防护；
2、本申请使用上述制备方法制得的原位土砖进行搭砖咬合，再配合竹筋加强连接，进而对古墓葬具有良好的加固效果。
附图说明
图1为制备原位土砖的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
1、原料
原位土的取样位置为山东省滕州市官桥汉墓群遗址，土壤样品为原状未扰动土。
草酸，购自常州市顺旭商贸有限公司，分析纯，CAS号为144-62-7，含量≥99；
氢氧化钡，购自金锦乐(湖南)化学有限公司，分析纯，CAS号为17194-00-2，含量≥99；乙醇，购自济南利扬化工有限公司，CAS号为64-17-5，含量≥99.9；
甲醇，购自常州奥德莱化工贸易有限公司，CAS号为67-56-1，含量≥99.99。
2、实施例
2.1、实施例1
一种原位土砖的制备方法，参见图1，包括以下步骤：
①、和泥：取古墓葬的原位土投入草酸-水溶液中，且原位土：草酸-水溶液的重量比＝1:5，充分搅拌后密封发酵，得到土团；
其中，草酸-水溶液按照草酸:去离子水＝1:50的重量比配制而成；
②、成型：选定砖长宽高为40cm×20cm×10cm的模具，在模具的底部铺设一层地毯，随后在模具的内侧以及地毯的上表面刷一层植物油，将土团压入模具中，用刮弓刮掉多余部分，静置40min后拆除模具，得到土砖毛坯；
③、干燥：在土砖毛坯的表面撒上土灰，自然阴干，以能自然站立为准，每36h翻动土砖毛坯一次，至完全晾干，得到土砖粗品；
其中，土灰由原位土干燥后过60目筛网所得；
④、固化：室温下将土砖粗品浸泡于饱和草酸-乙醇溶液中2min，待充分吸收后晾干3min，再在表面喷洒饱和氢氧化钡-甲醇溶液3次，且每次喷洒完晾干3min，即得原位土砖，将其交错堆积待用。
2.2、实施例2-8
实施例2-8在实施例1的方法基础上，对原位土砖的工艺参数进行调整，具体调整情况参见下表一。
表一实施例1-8的原位土砖的工艺参数表
Figure BDA0002352528700000061
3、对比例
3.1、对比例1
本对比例在实施例1的方法基础上，在和泥过程中，古墓葬的原位土投入去离子水中，充分搅拌后得到土团。
3.2、对比例2
本对比例在实施例1的方法基础上，未进行固化，即土砖粗品即为原位土砖。
4、性能检测
将实施例1-8以及对比例1-2制得的原位土砖进行了外观(目测)、抗压强度(GB/T2542—2012《砌墙砖试验方法》)试验)、抗压强度(T0148-1993细粒土无侧限抗压强度)、表面硬度测试(SHM-1土壤硬度计)以及色差测试(DC-P3色差计)，测定结果参见下表二。
表二实施例1-8以及对比例1-2的原位土砖的检测结果
Figure BDA0002352528700000071
结合表二，将实施例1-3的检测结果进行比较，可以得到，按照本申请的方法可以制得外观和机械强度优异的原位土砖。
将实施例1与实施例4-8的检测结果进行比较，可以得到，当“草酸-水溶液按照草酸:去离子水＝1:50的重量比配制而成”时，其制得的原位土砖的机械强度明显高于使用其他配比的草酸-水溶液。当“模具在使用前刷有植物油；模具的底部铺设有一地毯”时，其制得的原位土转具有良好的外观。当“土灰由原位土干燥后过60目筛网所得”时，能够有效减少原位土砖在制备过程中发生开裂的可能性。当“草酸-乙醇溶液为饱和草酸-乙醇溶液；氢氧化钡-甲醇溶液为饱和氢氧化钡-甲醇溶液”时，能够有效提高原位土砖的抗压强度。当“氢氧化钡-甲醇溶液喷洒3遍，且每次喷洒完晾干3min”时，其能够在一定程度上提高原位土砖的抗压强度。
将实施例1与对比例1-2的检测结果进行比较，可以得到，本申请利用古墓葬的原位土作为原料，经草酸-水溶液搅拌和密封发酵、压模成型、干燥、草酸-乙醇溶液浸泡以及氢氧化钡-甲醇溶液喷洒，使得制得的原位土砖具有优异的机械强度，能够较好的对古墓葬进行加固和防护。
5、原位土砖的应用由表二的检测结果可得，实施例1-8中，实施例1的性能明显优于其他实施例，因此将实施例1作为优选实施例，将实施例1对应制得的原位土砖应用于墓壁的修建上，其具体修建方法如下：
将该原位土砖进行搭砖咬合，向上伸展堆砌成墓壁，纵向每隔50cm沿着墓壁的壁面方向加设竹筋，且竹筋的两端伸出于墓壁的相对两侧并插入于相邻的墓壁中。以此砌成的墓壁能够承受4MPa的抗压强度，相对于未加设竹筋的3.2MPa，能够更好的古墓葬加以防护和加固。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种原位土砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①、和泥：取古墓葬的原位土投入草酸-水溶液中，且原位土：草酸-水溶液的重量比＝1:(4-7)，充分搅拌后密封发酵，得到土团；
②、成型：将土团压入模具中，用刮弓刮掉多余部分，静置35-50min后拆除模具，得到土砖毛坯；
③、干燥：在土砖毛坯的表面撒上土灰，自然阴干，以能自然站立为准，每35-40h翻动土砖毛坯一次，至完全晾干，得到土砖粗品；
④、固化：室温下将土砖粗品浸泡于草酸-乙醇溶液中1-2min，待充分吸收后晾干2-5min，再在表面喷洒氢氧化钡-甲醇溶液，即得原位土砖，将其交错堆积待用。
2.根据权利要求1所述的一种原位土砖的制备方法，其特征在于，步骤①中，所述草酸-水溶液按照草酸:去离子水＝1:50的重量比配制而成。
3.根据权利要求1所述的一种原位土砖的制备方法，其特征在于，步骤②中，所述模具在使用前刷有植物油。
4.根据权利要求1所述的一种原位土砖的制备方法，其特征在于，步骤②中，所述模具的底部铺设有一地毯。
5.根据权利要求1所述的一种原位土砖的制备方法，其特征在于，步骤③中，所述土灰由原位土干燥后过60目筛网所得。
6.根据权利要求1所述的一种原位土砖的制备方法，其特征在于，步骤④中，所述草酸-乙醇溶液为饱和草酸-乙醇溶液。
7.根据权利要求1所述的一种原位土砖的制备方法，其特征在于，步骤④中，所述氢氧化钡-甲醇溶液为饱和氢氧化钡-甲醇溶液。
8.根据权利要求1所述的一种原位土砖的制备方法，其特征在于，步骤④中，所述氢氧化钡-甲醇溶液喷洒3遍，且每次喷洒完晾干3min。
9.一种原位土砖的应用，其特征在于，将权利要求1至8中任意一项所述的原位土砖进行搭砖咬合，向上伸展堆砌成墓壁，纵向每隔50cm沿着墓壁的壁面方向加设竹筋，且竹筋的两端伸出于墓壁的相对两侧并插入于相邻的墓壁中。
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