文物是人类社会活动中留下来的具有历史、艺术、科学价值的遗物和遗迹,是各个时期留下来的宝贵资源,反映了人类在生产生活中的文明。陕北不同时期、不同类型的砂石质文物是以石块作为主要构筑材料的文物,但是由于长期赋存的环境因素的影响,这些砂石质文物大多数都伴随着不同程度的损伤及各种各样的病害,对其长期保存造成了巨大的影响。所以研究出一种合适的砂石质文物加固和养护材料,尽量的保护其历史原貌,是一项急需解决的难题。本论文首先针对陕北地区砂石文物进行调查分析,综合砂石的赋存环境以及对其出现的病害成因进行了分析。通过模拟砂石的所处环境,以修复和保护为宗旨,研究了一种具有兼容性的复合加固剂,该加固剂能够保持良好的透气性、透水性并能提高其石质文物的强度。且针对其长期存在的盐害问题,提出抑盐材料定期进行养护防止盐害造成的影响。因此,本文研究围绕从以下几个部分进行研究。1.陕北砂石病害调研及分析针对陕北砂石产生病害的类型进行成因分析,从宏观和微观角度对砂石盐析病害进行调查研究,采用X射线衍射、扫描电镜、能量散射型X射线荧光光谱仪、电导率仪等对产生盐析病害的陕北砂石进行表征,揭示出硫酸盐和氯盐是造成砂石产生盐析病害的主要盐类。为以后的加固保护提供重要的科学支撑和参考依据。2.纳米氢氧化钡的制备和表征通过液相沉淀法制备纳米氢氧化钡,利用原子力显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、激光粒度仪、红外光谱仪等多种分析手段对实验室制备的纳米氢氧化钡进行物相及微观形貌表征。结果表明,制备得到的产物颗粒均一、尺寸合适、分散性稳定,为其应用于实际工程中提供了理论基础。3.TEOS复合CB无机加固材料对加固性能的影响研究对于风化严重的石块,提出新型加固材料,首先用TEOS水解液进行预处理,使其风化的表面形成交联的网状结构,再用改进后的将改进后CB无机加固材料对砂石加固。将新型加固材料同之前的加固材料进行了加固效果的对比研究,借助万能材料试验机、无线阻尼抗钻仪、分光光度计、多功能成像光电子能谱仪、非金属超声波仪、压汞仪、SEM-Mapping等表征手段对模拟自然环境的砂石进行加固后的评价分析,系统地总结了不同加固方法加固前后的物理化学性质、力学强度以及微观形貌的变化。结果表明该改进后的新型加固材料具有深渗透性、物理性质稳定、力学效果优异等特点。在实际工程应用中可以起到将石块微小结构填充与固定,整个加固过程对文物干预极小,符合文物保护的原则,故可将该加固剂应用于实际工程中。4.砂石质文物盐结晶侵蚀和抑制可溶盐对砂石的破坏实验中,随着循环次数的增多石块被破坏的程度也越来越明显,其中最明显的是氯化钠和硫酸钠。在Na2B8013·4H2O作为盐析抑制剂的抑盐效果实验中,宏观上可以看到对硫酸钠抑制作用显,对氯化钠作用并不明显且板结呈块状。试样经冻融老化处理后,抑盐剂对石块本体及透气性、密实度的影响较小,因此可以将Na2B8013·4H2O作为定期养护砂石质文物的养护材料。5.陕北砂石修复工程应用通过实验室研究的基础上,将改进后的新型加固材料和Na2B8O13·4H2O作为定期养护材料在陕北红石峡、石峁遗址、子长钟山石窟三个文物单位进行了有针对性保护的实际应用。从目前跟踪效果看,加固及养护处理后的砂石质文物通过了一定时期的时效考验,该保护方法效果良好,且养护材料也对盐害有优异的防护功能。