CN113336497A - 一种改性土及使用该改性土的土遗址模拟展示施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及土遗址模拟展示领域，具体公开了一种改性土及使用该改性土的土遗址模拟展示施工工艺。改性土包括改性面土，改性面土的原料包括水泥、砂、丙烯酸酯粘合剂、水、杜拉纤维和第一染料；其施工工艺包括：施工区域清理、放线；在施工区域构筑钢筋混凝土基台，在混凝土基台上根据土遗址造型构筑模拟土遗址基础；对混凝土基台和模拟土遗址基础表面进行清理、喷刷界面剂，配置改性土；之后砌筑、摊铺混凝土基土层和改性面土层，随改性面土层铺设，对改性面土层进行雕琢、拍打、修饰做旧，得到模拟土遗址；步骤四、养护：对模拟土遗址浸水养护。本申请的改性土和其施工方法具有提高模拟土遗址的耐久性和还原度的优点。

Description

一种改性土及使用该改性土的土遗址模拟展示施工工艺
技术领域
本申请涉及土遗址模拟展示的领域，更具体地说，它涉及一种改性土及使用该改性土的土遗址模拟展示施工工艺。
背景技术
土遗址是指以土为主要建筑材料的具有历史、文化、和科学价值的古遗址，我国土遗址包含的历史过程从石器时期绵延至近代，是人类重要的文物资源。由于土遗址保护难度较大，因此现在的土遗址通常都是采用模拟展示的方法进行展览展示。
目前模拟土遗址主要采用传统夯土工艺构筑而成，但是传统的夯土工艺构筑的土遗址强度较低，易垮塌，而且抗冻性较差，存在耐久性较低的缺点。而少量采用玻璃钢的工艺，观感不逼真，而且材料也不符合文物保护的要求，展示效果有所欠缺。
针对上述中的相关技术，发明人认为亟需提供一种还原度高，且能够提高模拟土遗址耐久性的土遗址模拟展示施工工艺。
发明内容
为了提高模拟土遗址的耐久性和还原度，本申请提供一种改性土及使用该改性土的土遗址模拟展示施工工艺。
第一方面，本申请提供一种改性土，采用如下的技术方案：
一种改性土，包括改性面土，所述改性面土的原料包括水泥、砂、丙烯酸酯粘合剂、水、杜拉纤维和第一染料，所述水泥、砂、丙烯酸酯粘合剂、水和杜拉纤维的重量比为1:(1.8-2.2):(0.08-0.1):(0.75-0.85):(0.015-0.019)，所述第一染料用于将改性面土成型颜色调节至与土遗址颜色一致。
本申请中所述的调节至与土遗址颜色一致均是指经施工固化后的构筑物与土遗址颜色一致。
通过采用上述技术方案，一方面通过丙烯酸酯粘合剂作为补强剂，利用丙烯酸酯粘合剂酯的粘合作用增强改性面土的强度和成型性，另一方面通过丙烯酸酯粘合剂作为防渗剂，利用丙烯酸酯粘合剂酯的填充作用对改性面土中的孔隙进行填充，使得改性面土的防水性得以提升，能够更好的应用于潮湿或者多雨环境，有效抵抗雨水冲刷，且具有较高的抗冻性，充分提升了改性面土的耐久性，使得采用改性面土制得的模拟土遗址的耐久性得到充分提升；同时，由于丙烯酸酯粘合剂的使用使得改性面土的流动性降低，使得改性面土表面易形成类似自然凹凸和孔洞的肌理形貌，进而使得采用改性面土制得的模拟土遗址具有较高的还原度。
采用的杜拉纤维同样作为补强剂，利用杜拉纤维分散性好，握裹力强、乱向分布，自动补强的特点，可以有效地控制改性面土的塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂纹，抑制裂缝的形成及发展，进一步改善改性面土的抗渗性能、抗冲击及抗震能力，提升改性面土的耐久性。
可选的，所述第一染料包括氧化铁染料。
还可以包括钛白粉、矿物液态颜料等。
通过采用上述技术方案，采用氧化铁染料作为染料主体，利用氧化铁染料分散性、耐光性以及耐候性良好的特点，使得制得的模拟土遗址颜色均一自然，仿真度高，而且具有较佳的保色性，适合室外展览。
可选的，还包括混凝土基土，所述混凝土基土由包含以下重量份的原料制成：
水泥 460-470份；
砂 505-515份；
碎石 1250-1260份；
水 165-175份；
丙烯酸酯粘合剂 35-55份。
通过采用上述技术方案，通过碎石作为混凝土基土的骨架，使得混凝土基土相较于改性面土具有更高的强度，为改性面土进行支撑；采用的丙烯酸酯粘合剂也为混凝土基土赋予更高的强度和抗渗性能，进一步提升改性土和由改性土制得的模拟土遗址的强度和耐久性。
可选的，所述混凝土基土还包括第二染料，所述第二染料用于将所述混凝土基土颜色调节至与土遗址颜色一致。
通过采用上述技术方案，使得混凝土基土也能保持与土遗址一致的颜色，即使改性面土受损，导致混凝土基土外漏，也能保证外漏部分与土遗址原色一致，保持自然。
可选的，所述混凝土基土原料还包括6.8-9重量份的杜拉纤维或总面积为0.9-1.1倍施工面积的钢丝网片。
通过采用上述技术方案，通过添加杜拉纤维或者钢丝网片对混凝土基土进行补强，提升混凝土基土的抗裂性能，进而提升混凝土基土的抗渗性能、抗冻性能，提升改性土和由改性土制得的模拟土遗址的的耐久性。
第二方面，本申请提供一种使用上述任一改性土的土遗址模拟展示施工工艺，采用如下的技术方案：
一种使用上述任一改性土的土遗址模拟展示施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、施工准备：施工区域清理、放线；
步骤二、基础施工：在施工区域构筑钢筋混凝土基台，在混凝土基台上根据土遗址造型构筑模拟土遗址基础；
步骤三、面层施工：对混凝土基台和模拟土遗址基础表面进行清理、喷刷界面剂，配制改性土；之后砌筑、摊铺混凝土基土层和改性面土层，随改性面土层铺设，对改性面土层进行雕琢、拍打、修饰做旧，得到模拟土遗址；
步骤四、养护：对模拟土遗址浸水养护。
通过采用上述技术方案，以钢筋混凝土基台和模拟土遗址基础为基体，通过在基体表面人工衬砌、摊铺混凝土基土层和改性面土层，形成具有与自然墙体垮塌、色变后的形貌相似的改性土层，再通过在改性土层表面通过雕琢、拍打以及修饰做旧形成与土遗址表面相似的孔洞、垮塌以及色变形貌和肌理，仿真度极高，充分还原、展示历史信息。
可选的，所述步骤三中改性土配置时，首先根据预估原料用量，将原料中的全部水泥混合搅拌，使得水泥颜色统一，之后再分别配制混凝土基土和改性面土；配制混凝土基土和改性面土时，先按照各自配比，将除水和丙烯酸酯粘合剂的其他原料混合搅拌均匀，再加入丙烯酸酯粘合剂和水拌和均匀。
通过采用上述技术方案，采用的对全部水泥进行预混，使得水泥颜色统一的工艺，能够有效降低不同批次水泥的色差对于模拟土遗址颜色还原度的影响，降低配色难度，减小色差，提升色彩还原度，极大改善了由于水泥本身色差导致的改性面土层色差的问题。
可选的，所述步骤二和步骤三的基础施工和面层施工过程中，根据地形、色差或者结构变化，预设仿自然裂缝作为伸缩缝。
通过采用上述技术方案，在施工过程中进行仿自然裂缝施工，以作为伸缩缝，为膨胀伸缩预留空间，在保持美观自热的同时，降低模拟土遗址膨胀开裂的可能性，提升制得的模拟土遗址的自然度和耐久性。
可选的，所述步骤三中在混凝土基土层固化前进行改性面土层施工。
通过采用上述技术方案，在混凝土基土层固化前进行改性面土层施工，使得混凝土基土层和改性面土层充分粘结，降低混凝土基土层和改性面土层粘结不良而导致分层空鼓现象的发生，有助于提高模拟土遗址质量。
可选的，所述步骤四中使用土工布覆盖养护，且养护时根据环境温度，对土工布进行浸水。
通过采用上述技术方案，以土工布作为保湿膜，相较与传统的塑料薄膜覆盖养护，因为不易在静电吸附作用下贴附在改性面土层的表面，所以不易对改性面土层表面的雕琢修饰部分造成破坏，有助于保持构筑的改性面土层结构、形貌稳定，保持较高还原度；而且，采用土工布覆盖养护，能够通过对土工布浸水或者向土工布上喷水，对养护湿度进行控制，有助于提升养护效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用丙烯酸酯粘合剂和杜拉纤维作为添加剂，使得改性面土的抗裂性和抗渗性得以提升，使得采用改性面土制得的模拟土遗址的防水性和耐久性得到充分提升；而且，通过丙烯酸酯粘合剂酯降低改性面土的流动性，使得改性面土表面易形成类似自然凹凸和孔洞的肌理形貌，进而使得采用改性面土制得的模拟土遗址具有较高的还原度；
2、本申请的混凝土基土，通过碎石作为混凝土基土的骨架，使得混凝土基土相较于改性面土具有更高的强度，为改性面土进行支撑；采用的丙烯酸酯粘合剂也为混凝土基土赋予更高的强度和抗渗性能，进一步提升改性土和由改性土制得的模拟土遗址的强度和耐久性；
3、本申请的方法，通过混凝土基土层和改性面土层的施工，形成具有与自然墙体垮塌、色变后的形貌相似的改性土层，再通过在改性土层表面通过雕琢、拍打以及修饰做旧形成与土遗址表面相似的孔洞、垮塌以及色变形貌和肌理，仿真度极高，充分还原、展示历史信息。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下内容中涉及到的原料信息如表1所示。
表1原料信息表
Figure BDA0003104832720000071
Figure BDA0003104832720000081
实施例
实施例1
一种改性土，其包括混凝土基土和改性面土，混凝土基土和改性面土原料各组分及其相应的重量如表2所示。改性土的制备包括如下步骤：
S1、将混凝土基土和改性面土原料中的水泥全部混合，搅拌均匀；
S2、混凝土基土配制：按照混凝土基土原料配比，将除水和丙烯酸酯粘合剂的其他原料混合搅拌均匀，再加入丙烯酸酯粘合剂和水拌和均匀，得到混凝土基土。
改性面土配制：按照改性面土原料配比，将除水和丙烯酸酯粘合剂的其他原料混合搅拌均匀，再加入丙烯酸酯粘合剂和水拌和均匀，得到改性面土。
本实施例还公开了一种使用上述改性土的土遗址模拟展示施工工艺，包括如下步骤：
步骤一、施工准备：清理施工区域杂草、浮土以及杂物；对照设计图、考古报告数据、相片，结合现场测绘数据放线；埋设相对标高正负零基准点，结合考古报告，记录每个特殊点部位标高、相互之间的高差；
步骤二、基础施工：在施工区域铺设150mm厚的级配碎石垫层，在垫层上绑扎钢筋网笼，浇筑200mm厚的C20混凝土基台，并在混凝土基台上根据土遗址造型支设模板，构筑模拟土遗址基础，保湿养护；
步骤三、面层施工：对混凝土基台和模拟土遗址基础表面进行清理，并喷刷界面剂；
采用上述的改性土制备方法配制改性土；
之后依次砌筑、摊铺混凝土基土层和改性面土层，其中，混凝土基土层厚度40mm，改性面土层厚度20mm，且待混凝土基土层砌筑一定面积，且砌筑区域未完全固化时，及时在混凝土基土层上素喷、摊铺改性面土，形成改性面土层，并对改性面土层表面进行人工雕琢、拍打、修饰做旧，得到模拟土遗址；
步骤四、养护：对得到的模拟土遗址使用土工布覆盖养护，养护过程中根据环境温度对土工布进行浸水，始终将养护湿度控制在适宜范围内。
在上述步骤二和步骤三的基础施工和面层施工过程中，结合地形，在色差变化大的部位、高低差变换部位、台地面平面与立面变化部位以及考古专家圈画出的不同部位处仿照自然裂缝形状预留自然开裂空间，形成仿自然裂缝，作为伸缩缝。
实施例2
一种改性土，与实施例1的不同之处在于，混凝土基土和改性面土原料各组分及其相应的重量如表2所示。
实施例3
一种改性土，与实施例1的不同之处在于，混凝土基土和改性面土原料各组分及其相应的重量如表2所示。
表2实施例1-3中改性面土和混凝土基土原料各组分及其相应的重量(kg)
Figure BDA0003104832720000101
实施例4-7
一种改性土，与实施例1的不同之处在于，混凝土基土原料中还包括杜拉纤维，杜拉纤维的用量如表3所示。
表3实施例4-7的混凝土基土中杜拉纤维用量(kg)
实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
杜拉纤维 6.8 9 6.4 9.5
实施例8-11
一种改性土，与实施例1的不同之处在于，混凝土基土原料中还包括钢丝网片，钢丝网片总面积如表4所示。
表4实施例8-11的混凝土基土中钢丝网片总面积
Figure BDA0003104832720000111
实施例12
一种改性土，与实施例1的不同之处在于，混凝土基土原料中还包括氧化铁红0.057kg，氧化铁橙0.16kg，氧化铁黑0.05kg，氧化铁兰0.09，钛白粉0.09kg。
对比例
对比例1
一种改性土，与实施例1的不同之处在于，改性面土原料中不含丙烯酸酯粘合剂和杜拉纤维，混凝土基土中不含丙烯酸酯粘合剂。
对比例2
一种改性土，与实施例1的不同之处在于，改性面土原料中不含丙烯酸酯粘合剂。
对比例3
一种改性土，与实施例1的不同之处在于，改性面土原料中不含杜拉纤维。
性能检测试验
试验一抗压强度检测
根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)中6.0.4部分记载的立方体抗压强度试验检测混凝土基土和改性面土的28d抗压强度(MPa)。
试验样品：根据抗压试验要求将实施例1-11和对比例1中的混凝土基土以及实施例1-3和对比例1-3中的改性面土制作为标准立方体试件，并将试件于标准养护室进行养护，至规定龄期后开展抗压试验。
试验仪器：压力试验机。
试验结果：如表5所示。
试验二抗渗性检测
根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T50082-2009)中6.2部分记载的逐级加压法进行抗水渗透试验，得到抗渗等级。
试验样品：根据抗水渗透试验要求将实施例1-11和对比例1中的混凝土基土以及实施例1-3和对比例1-3中的改性面土制作为标准试件，并将试件于标准养护室进行养护，至规定龄期后开展抗渗试验。
试验仪器：抗渗试验机。
试验结果：如表5所示。
表5
Figure BDA0003104832720000131
结合实施例1-3和对比例1-3并结合表5可以看出，对于改性面土：在改性面土中添加丙烯酸酯粘合剂能够显著提升改性面土的抗渗等级，而且还能对改性面土的强度有所提升；在改性面土中添加杜拉纤维能够提升改性面土的抗压强度；而当同时加入丙烯酸酯粘合剂和杜拉纤维后，能对改性面土的抗渗性能和抗压强度均得到明显提升，使得改性面土的耐久性充分增强。
对于混凝土基土，添加有丙烯酸酯粘合剂的混凝土基土的强度和抗渗等级均有所提升，尤其是对于抗渗等级的提升极为明显。
改性面土和混凝土基土的性能提升是因为丙烯酸酯粘合剂可以同时充当补强剂和抗渗剂，利用丙烯酸酯粘合剂酯的粘合作用增强改性面土的强度和成型性，利用丙烯酸酯粘合剂酯的填充作用对改性面土中的孔隙进行填充，使得改性面土的防水性得以提升，能够更好的应用于潮湿或者多雨环境，有效抵抗雨水冲刷，且因为改性面土中的孔隙被丙烯酸酯粘合剂填充，使得固化后的改性面土的储水能力大大减弱，进而使得改性面土获得了较高的抗冻性，充分提升了改性面土的耐久性，使得采用改性面土制得的模拟土遗址的耐久性得到充分提升。
结合实施例1和实施例4-11并结合表5可以看出，不论是在混凝土基土中添加杜拉纤维，还是添加钢丝网片，均对于混凝土基土的强度有所贡献，不过当杜拉纤维和钢丝网片添加量达到一定值后，对于混凝土基土的强度提升较为微弱，这是因为此时杜拉纤维或者钢丝网片在混凝土基土中形成的骨架脉络已经不足以继续对混凝土的强度进行提升，故杜拉纤维的最佳用量份数应该在6.8-9份之间，而钢丝网片的最佳用量总面积应该为0.9-1.1倍的施工面积。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种改性土，其特征在于，包括改性面土，所述改性面土的原料包括水泥、砂、丙烯酸酯粘合剂、水、杜拉纤维和第一染料，所述水泥、砂、丙烯酸酯粘合剂、水和杜拉纤维的重量比为1:（1.8-2.2）:（0.08-0.1）:（0.75-0.85）:（0.015-0.019），所述第一染料用于将改性面土成型颜色调节至与土遗址颜色一致。
2.根据权利要求1所述的改性土，其特征在于：所述第一染料包括氧化铁染料。
3.根据权利要求1所述的改性土，其特征在于：还包括混凝土基土，所述混凝土基土由包含以下重量份的原料制成：
水泥 460-470份；
砂 505-515份；
碎石 1250-1260份；
水 165-175份；
丙烯酸酯粘合剂 35-55份。
4.根据权利要求3所述的改性土，其特征在于：所述混凝土基土还包括第二染料，所述第二染料用于将所述混凝土基土颜色调节至与土遗址颜色一致。
5.根据权利要求3所述的改性土，其特征在于：所述混凝土基土原料还包括6.8-9重量份的杜拉纤维或总面积为0.9-1.1倍施工面积的钢丝网片。
6.使用权利要求1-5中任一项所述改性土的土遗址模拟展示施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、施工准备：施工区域清理、放线；
步骤二、基础施工：在施工区域构筑钢筋混凝土基台，在混凝土基台上根据土遗址造型构筑模拟土遗址基础；
步骤三、面层施工：对混凝土基台和模拟土遗址基础表面进行清理、喷刷界面剂，配置改性土；之后砌筑、摊铺混凝土基土层和改性面土层，随改性面土层铺设，对改性面土层进行雕琢、拍打、修饰做旧，得到模拟土遗址；
步骤四、养护：对模拟土遗址浸水养护。
7.根据权利要求6所述的土遗址模拟展示施工工艺，其特征在于：所述步骤三中改性土配置时，首先根据预估原料用量，将原料中的全部水泥混合搅拌，使得水泥颜色统一，之后再分别配制混凝土基土和改性面土；配制混凝土基土和改性面土时，先按照各自配比，将除水和丙烯酸酯粘合剂的其他原料混合搅拌均匀，再加入丙烯酸酯粘合剂和水拌和均匀。
8.根据权利要求6所述的土遗址模拟展示施工工艺，其特征在于：所述步骤二和步骤三的基础施工和面层施工过程中，根据地形、色差或者结构变化，预设仿自然裂缝作为伸缩缝。
9.根据权利要求6所述的土遗址模拟展示施工工艺，其特征在于：所述步骤三中在混凝土基土层固化前进行改性面土层施工。
10.根据权利要求6所述的土遗址模拟展示施工工艺，其特征在于：所述步骤四中使用土工布覆盖养护，且养护时根据环境温度，对土工布进行浸水。
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李平等: "水泥砂浆裂缝产生的原因及防治", 《林业科技情报》 *
白天宜: "考古遗址模拟展示方法探究——以二里头宫殿区展示设计为例", 《文物鉴定与鉴赏》 *

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