CN112225583B - 用于土遗址文物保护的防盐害方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于土遗址文物保护的防盐害方法，属于文物保护技术领域。本发明采用八硼酸钠作为抑盐剂，同时借助Ba(OH)2、H3PO4、H2C2O4的加固功能，在不改变土遗址原貌的前提下，有效抑制土遗址文物的可溶盐病害、提高文物的力学强度、保持文物良好的透水透气性，使土遗址更加耐崩解、耐盐侵蚀，此外，本发明借助八硼酸钠灭虫杀菌的功能，可保护土遗址文物免受微生物的侵害，从而实现对土遗址文物的多方面保护；本发明方法简单、易于操作、且成本较低，可大范围使用，具有良好的实用性。本发明适用于土遗址及酥粉的石质文物的保护。

Description

用于土遗址文物保护的防盐害方法
技术领域
本发明属于文物保护技术领域，具体地说是一种用于土遗址文物保护的防盐害方法。
背景技术
目前，我国拥有数目众多的土遗址，如半坡遗址、石峁遗址等，这些土体较为脆弱，容易遭受酥碱、掏蚀、分化、开裂等病害的威胁。这些病害主要源于可溶盐的盐析现象，盐析现象是由于土壤中的可溶性盐随着水分的迁移而运移至遗址表面，在外界环境变化过程中，无机盐在遗址表面层的空隙中反复结晶膨胀、溶解收缩，使得土体结构不断疏松，再经外动力地质作用，土遗址会发生不同程度的病害。
授权公告号为CN 101921135的中国发明专利中公开了“一种脱除户外酥粉砖质文物中硫酸盐的方法”，该方法先在砖体盐害酥粉部位均匀喷洒含5-15g/L磷酸与 10-25g/L二水合草酸的乙醇溶液，再均匀喷洒含8-25g/L八水合氢氧化钡的甲醇溶液与去离子水的混合液，重复操作3-8次，该方法对户外酥粉砖质文物进行脱盐，能将砖质文物中最具破坏性Na2SO4转化生成BaSO4沉积在砖内，未参与转化的氯盐与硫酸盐可以“盐随水动”脱离砖体，脱盐的同时兼具加固功能，不会加剧砖体盐害酥粉的“脆弱”现状，可以显著提高力学强度，但是该方法直接将草酸和磷酸直接涂覆于土遗址表面，可能会影响土遗址的原貌。
发明内容
本发明的目的，是要提供一种用于土遗址文物保护的防盐害方法，以解决现有技术缺乏能够保持土遗址原貌、透气好、防微生物生长、用于土遗址文物保护的防盐害方法的问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种用于土遗址文物保护的防盐害方法，该方法包括：土遗址文物表面除污、喷洒抑盐剂。
作为本发明的一种限定，该方法按照以下步骤顺序进行：
S1.将土遗址文物表面除污后，均匀喷洒抑盐剂，风干；
S2.均匀喷洒Ba(OH)2溶液，风干，喷洒H3PO4与H2C2O4混合溶液，风干；
S3.将步骤S2重复操作2-8次。
作为本发明的另一种限定，所述抑盐剂为八硼酸钠溶液。
作为本发明的进一步限定，所述八硼酸钠溶液是八硼酸钠的水-乙醇溶液，水与乙醇的体积比为1-4：1；八硼酸钠的含量为50-200g/L。
作为本发明的第三种限定，每100cm2土遗址表面喷洒50-100mL抑盐剂。
作为本发明的再进一步限定，步骤S2中，所述Ba(OH)2溶液是Ba(OH)2的甲醇溶液，Ba(OH)2的含量为5-20g/L；每100cm2土遗址表面喷洒60-250mL Ba(OH)2溶液。
作为本发明的更进一步限定，步骤S2中，所述H3PO4与H2C2O4混合溶液是H3PO4和H2C2O4的乙醇溶液，其中H3PO4含量为15-25g/L，H2C2O4的含量为5-15g/L；每100cm2土遗址表面喷洒50-250mL H3PO4与H2C2O4混合溶液。
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
(1)本发明的抑盐剂在Na2SO4晶体形成过程中吸附在Na2SO4晶体的晶核上，占据一定的位置，阻碍Na2SO4晶体的生长；本发明的抑盐剂能减少NaCl盐的析出，本发明从延迟成核和改变晶体生长率两个方面达到抑盐效果，从而有效降低土遗址文物的盐害损毁；
(2)本发明在不改变土遗址原貌的前提下，采用抑盐剂有效降低土遗址文物的盐害损毁，同时借助加固材料进一步提高文物的力学强度，使土遗址更加耐崩解、耐盐侵蚀；
(3)本发明在抑制文物盐害、文物加固的同时不影响文物的透水、透气性；传统有机抑盐剂在土质文物保护时，形成的有机膜透气性较差，使盐分在遗址表层有机膜内侧形成堆积，易造成遗址表层的龟裂、脱落；本发明的八硼酸钠抑盐剂为无机材料，具有良好的透气性，保证遗址内外顺利地进行物质和能量交换，有效减少盐害对遗址的损坏；
(4)本发明的抑盐剂八硼酸钠可用于杀菌剂、杀虫剂，可以保护土遗址文物免受微生物的侵害；
(5)本发明方法简单、易于操作、且成本较低，可大范围使用，具有良好的实用性。
综上所述，本发明采用八硼酸钠作为抑盐剂，同时借助Ba(OH)2、H3PO4、H2C2O4的加固功能，在不改变土遗址原貌的前提下，有效抑制土遗址文物的可溶盐病害、提高文物的力学强度、保持文物良好的透水透气性，使土遗址更加耐崩解、耐盐侵蚀，此外，本发明借助八硼酸钠灭虫杀菌的功能，可保护土遗址文物免受微生物的侵害，从而实现对土遗址文物的多方面保护；本发明方法简单、易于操作、且成本较低，可大范围使用，具有良好的实用性。
本发明适用于土遗址及酥粉的石质文物的保护。
下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。
附图说明
图1为实施例5中的样品强度测试图；
图2为实施例5中的样品透气性图；
图3为实施例5中的样品结构图；
图4为实施例5中的样品形貌图，其中图4a为S空白的扫描电镜图、图4b为SB的扫描电镜图、图4c为C空白的扫描电镜图、图4d为CB的扫描电镜图。
具体实施方式
以下具体实施例对本发明作进一步的阐述，但不作为对本发明的限定。
实施例1一种用于土遗址文物保护的防盐害方法
本实施例为一种用于土遗址文物保护的防盐害方法，它按照如下的步骤进行：将土遗址文物盐害酥粉部位的表层的尘埃、苔藓刮除后，在该部位均匀喷洒含200g/L 八硼酸钠的水-乙醇溶液，溶剂水和乙醇的体积比为1：1，每100cm2喷洒100mL溶液，自然风干；重复3次。
实施例2-4一种用于土遗址文物保护的防盐害方法
本实施例分别为一种用于土遗址文物保护的防盐害方法，它们的操作步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于原料用量及工艺参数的不同，具体见下表：
表1实施例2-4中各项原料用量及工艺参数一览表
Figure RE-GDA0002825598190000041
实施例5应用效果实验 (一)耐冻融循环试验及抑盐效果测试
设立两组模拟试样分别标记为S组(S组为硫酸钠可溶盐实验组)和C组(C组为氯化钠可溶盐实验组)，其中每组设置5块试样，每组中各有一块不作任何处理作为空白试样，其余的分别依照实施例1-4的方法进行处理。具体操作步骤如下：
S组：5块试样分别滴入10mL15％质量浓度的硫酸钠溶液，自然晾干后，其中一块作为对照组，不做任何处理，命名为空白S；其余为实验组，命名为SB1、SB2、SB3、SB4，SB1-SB4分别依照实施例1-4的方法进行处理；最后放入冻融箱内，参数设定为-40-80℃，每24h一个周期，当-40-0℃时，冻融箱内湿度保持在10-20％，当温度为0-80℃，冻融箱内湿度保持在80-90％；结束后再次滴入5mL15％质量浓度的硫酸钠溶液加速盐蚀，进入下一周期，如此重复循环15次。
C组：5块试样分别滴入10mL15％质量浓度的硫酸钠溶液，自然晾干后，其中一块作为对照组，不做任何处理，命名为空白C；其余为实验组，命名为CB1、CB2、 CB3、CB4，CB1-CB4分别依照实施例1-4的方法进行处理；最后放入冻融箱内，参数设定为-40-80℃，每24h一个周期，当-40-0℃时，冻融箱内湿度保持在10-20％，当温度为0-80℃，冻融箱内湿度保持在80-90％；结束后再次滴入5mL15％质量浓度的硫酸钠溶液加速盐蚀，进入下一周期，如此重复循环15次。
1)耐冻融循环试验
测试S组、C组各组试样的耐冻融效果，统计各组的初始质量及最终质量，计算其质量损失率，结果见下表。
表2耐冻融老化实验
组别 初始质量(g) 最终质量(g) 循环次数(次) 质量损失率(％)
空白S 32.3491 23.3256 15 27.89
SB1 33.9568 29.3564 15 13.55
SB2 33.7569 28.4568 15 15.70
SB3 34.2946 28.3641 15 17.29
SB4 35.6942 28.2648 15 20.81
空白C 33.6582 24.0151 15 28.38
CB1 33.6482 29.5645 15 12.14
CB2 34.1583 28.1560 15 17.58
CB3 33.6792 25.6234 15 23.94
CB4 34.1257 25.6926 15 24.71
通过实验结果来看，S组和C组实验组的质量损失率均低于空白组，以SB1和CB1组为佳，说明八硼酸钠抑盐剂对硫酸钠、氯化钠可溶盐均有抑制盐结晶的作用，可以缓解土质试样块的盐蚀现象。
2)抑盐效果测试
测试S组、C组各组试样的抑盐效果，将上述经耐冻融实验的试样块分别进行进行如下操作：首先将试样块进行物理脱盐，然后置于50mL去离子水中溶解，之后减压抽滤，取20mL浸出液，采用数字电导仪(型号：DDS-11A上海大普仪器有限公司)对浸出液进行电导率测试，统计其电导率，结果见下表(每个数据为平行测试的三组试验的平均值)。
表3可溶盐的抑盐效果
Figure RE-GDA0002825598190000061
由表3可以看出，S组和C组实验组的电导率明显低于空白组，以SB1和CB1 组为佳，说明八硼酸钠抑盐剂对硫酸钠、氯化钠可溶盐均具有显著的抑盐效果。
(二)抑盐前后样品强度、透气性、结构及形貌测试
选取4块模拟样品，分别命名为S空白(滴入10mL15％质量浓度的硫酸钠溶液，自然晾干)、SB(滴入10mL15％质量浓度的硫酸钠溶液，自然晾干后按照实施例1 方法进行抑盐处理)、C空白(滴入10mL15％质量浓度的氯化钠溶液，自然晾干)、CB(滴入10mL 15％质量浓度的氯化钠溶液，自然晾干后按照实施例1方法进行抑盐处理)。
1)样品强度测试
测试抑盐前后样品的强度，本次试验依据土工试验方法标准(GB/T 50123-1999)，试验步骤：试验前将样品放在测试台上，将千斤顶升至标准位置，在电脑上调整好参数，保障测试在相同参数下进行，本试验采用持续加载模式，直至样品被破坏，最后通过电脑记录数据，测试结果如附图1所示，可以看出，经八硼酸钠抑盐剂处理的样品抗压强度都有所增加提升，抗压强度大致是空白样强度的2倍，说明加了抑盐剂的样品非但没有损害样品的抗压强度，反而使样品的抗压强度有所提升。
2)样品透气性测试
测试抑盐前后样品的透气性，各组分别按照如下方式测试：取适量蒸馏水倒入广口瓶中，将样品放置广口瓶上并密封界面空隙，每隔48h称重，通过失水量测试样品的透气性能，测试结果如附图2所示，可以看出，加入八硼酸钠抑盐剂的样品透气性较空白样有所降低，但是降低程度并不是特别大，可以认为不影响土遗址文物的透气性能。
3)样品结构测试
通过XRD(X射线晶体衍射)测试抑盐前后样品的结构，结果如附图3所示，可以看出，各组样品中的矿物质主要组成几乎没有区别，说明八硼酸钠抑盐剂对土遗址的物质组成也不会造成显著影响。
4)样品形貌测试
通过SEM(扫描电子显微镜)测试抑盐前后样品的形貌，结果如附图4所示，其中图4a为S空白的扫描电镜图、图4b为SB的扫描电镜图、图4c为C空白的扫描电镜图、图4d为CB的扫描电镜图，可以看出，八硼酸钠抑盐剂抑盐效果显著，可以有效缓解盐蚀现象。
实施例6一种用于土遗址文物保护的防盐害方法
本实施例为一种用于土遗址文物保护的防盐害方法，它按照如下的步骤进行：
S1.将土遗址文物盐害酥粉部位的表层的尘埃、苔藓刮除后，在该部位均匀喷洒含100g/L八硼酸钠的水-乙醇溶液，溶剂水和乙醇的体积比为1：1，每100cm2喷洒 60mL溶液，然后自然风干；
S2.在该部位均匀喷洒含15g/L Ba(OH)2的甲醇溶液，每100cm2土遗址表面喷洒200mL的Ba(OH)2溶液；风干后喷洒含20g/L H3PO4与含10g/L H2C2O4的混合乙醇溶液，每100cm2土遗址表面喷洒200mL的H3PO4与H2C2O4混合溶液，再次风干；
S3.将步骤S2重复操作3次。
实施例7-13一种用于土遗址文物保护的防盐害方法
本实施例分别为一种用于土遗址文物保护的防盐害方法，它们的制备步骤与实施例6基本相同，不同之处仅在于原料用量及工艺参数的不同，具体见下表：
表4实施例7-13中各项原料用量及工艺参数一览表
Figure RE-GDA0002825598190000081
采用如实施例5相同的性能测试实验对实施例6-7的方法进行效果测定，结果发现，此种方法使土遗址更加耐崩解、耐盐侵蚀，只是透气性略有降低。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (6)

1.一种用于土遗址文物保护的防盐害方法，其特征在于，它包含依次进行的以下步骤：
S1. 将土遗址文物表面除污后，均匀喷洒八硼酸钠溶液，风干；
S2. 均匀喷洒Ba(OH)2溶液，风干，喷洒H3PO4与H2C2O4混合溶液，风干；
S3. 将步骤S2重复操作2-8次。
2.根据权利要求1所述的用于土遗址文物保护的防盐害方法，其特征在于，所述八硼酸钠溶液是八硼酸钠的水-乙醇溶液，水与乙醇的体积比为1-4：1；八硼酸钠的含量为50-200g/L。
3.根据权利要求1或2所述的用于土遗址文物保护的防盐害方法，其特征在于，每100cm2土遗址表面喷洒50-100mL抑盐剂。
4. 根据权利要求1或2所述的用于土遗址文物保护的防盐害方法，其特征在于，步骤S2中，所述Ba(OH)2溶液是Ba(OH)2的甲醇溶液，Ba(OH)2的含量为5-20g/L；每100cm2土遗址表面喷洒60-250mL Ba(OH)2溶液。
5.根据权利要求1或2所述的用于土遗址文物保护的防盐害方法，其特征在于，步骤S2中，所述H3PO4与H2C2O4混合溶液是H3PO4和H2C2O4的乙醇溶液，其中H3PO4含量为15-25g/L，H2C2O4的含量为5-15g/L；每100cm2土遗址表面喷洒50-250mLH3PO4与H2C2O4混合溶液。
6.根据权利要求4所述的用于土遗址文物保护的防盐害方法，其特征在于，步骤S2中，所述H3PO4与H2C2O4混合溶液是H3PO4和H2C2O4的乙醇溶液，其中H3PO4含量为15-25g/L，H2C2O4的含量为5-15g/L；每100cm2土遗址表面喷洒50-250mLH3PO4与H2C2O4混合溶液。
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