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本课题为辽宁省科委的科研攻关项目,其立足于砂岩类石质文物的保护,所要保护的对象为朝阳博物馆中砂岩类石碑及牛河梁遗址中砂岩类石质墓葬。
由于风化等因素的影响,使得所保护对象的表面层剥落,岩体内部的孔隙变粗变大造成文物碎裂;并且由于岩体自身因素和环境因素的影响,使得在局部有变色变质的现象发生。
在对各种有机材料的性能进行实验比较后,遵循“保持原貌、加固保护”的原则,本课题所选定的保护材料是有机硅改性甲基丙烯酸酯树脂。利用有机硅单体和甲基丙烯酸酯单体的高渗透性,使保护用聚合原料单体高度渗透进岩体中,并在岩体中聚合;利用有机硅树脂对甲基丙烯酸酯树脂的改性,将有机硅引入甲基丙烯酸酯的主链及侧链上,在文物内部及外部形成有机硅改性甲基丙烯酸酯树脂的整体保护系统,使保护材料兼具甲基丙烯酸酯和有机硅二者优点。
首先,根据影响高聚物反应条件的因素及具体施工环境和时间,选取3cm×3cm×3cm的砂岩样块(数块)为测试的标准样块,通过抗压试验的实验数据,最终确定实验温度为25±2℃。
其次,根据文献和前期试验,通过抗压强度、浸润角、浸水增重量及渗透深度等试验确定配方的原料及配比。其中,根据保护目的及施工条件的不同,对具体样块的保护,采取三种配方相结合的实验操作。可以达到渗透、加固和防水的效果。
最后,对涂敷配方液体的试验样块与未涂敷配方液体的空白样块进行比较试验。通过抗压强度、浸润角、浸水增重量、防腐蚀、抗冻融等试验,可以看出涂敷配方液体的试验样块其各方面性能要优于未涂敷配方液体的空白样块。比如:空白样块的抗压强度平均值为29.37MPa,而试验样块的抗压强度平均值为56.45MPa;空白样块在水浸润时,为完全扩散,浸湿,而试验样块的水浸润角约为102.2°;在抗冻融试验中,空白样块在15次循环左右,就会崩裂、剥落,而试验样块15次以上,仍保持原貌;等等。