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古建筑修复用石灰基砂浆的研究进展

兰明章  聂松  王剑锋  张巧伟  陈智丰  
【摘要】:古建筑暴露在自然环境中,长年经受日晒雨淋,大多受到了不同程度的破坏。古建筑修复材料一直以来都是文物保护工作者研究的重点。石灰是人类最早使用的无机胶凝材料之一,具有良好的透水性和透气性,与古建筑基体材料兼容,且不会对古建筑造成二次破坏,在古建筑修复领域具有其他材料不可取代的优势。然而,石灰修复砂浆还存在一些问题,尤其是材料的早期强度低和耐久性不足,严重阻碍了其发展和应用。石灰是一种气硬性胶凝材料,在空气中逐渐结晶和碳化而硬化,其强度发展缓慢。此外,石灰在干燥硬化过程中会失去大量游离水,形成多孔结构,为水分及一些可溶性离子进入浆体内部提供通道,对其抗冻性和抗侵蚀性等造成不利影响。近年来,学者们经过对石灰砂浆组成的不断探索和优化,显著提高了石灰基砂浆的性能。石灰基砂浆主要包括石灰砂浆、天然水硬性石灰砂浆、石灰-水泥砂浆和石灰-火山灰质材料砂浆四类。石灰砂浆与古建筑的兼容性最好,但由于早期强度低,限制了它的应用。近几年的研究工作集中在探索胶砂比和一些添加剂对石灰砂浆孔隙结构和力学性能的影响规律。天然水硬性石灰含有一定量的水硬性成分硅酸二钙,与气硬性石灰相比,早期强度更高。国内对天然水硬性石灰的研究起步较晚,现已有学者在实验室成功制备出不同强度等级的天然水硬性石灰,但制备工艺尚不成熟。而国外研究人员在天然水硬性石灰中引入适量辅助胶凝材料,获得了性能优异的修复砂浆;石灰-水泥砂浆原料来源广泛,与天然水硬性石灰砂浆的结构及性能相似,但石灰-水泥砂浆与古建筑基体材料的兼容性问题还存在争议。石灰-火山灰质材料砂浆早期强度主要来源于氢氧化钙和火山灰质材料之间的火山灰反应,火山灰反应又与材料的火山灰活性及养护条件密切相关。本文介绍了四类石灰基古建筑修复砂浆的优缺点及应用现状,阐述了石灰基砂浆结构与性能之间的关系。根据古建筑修复的兼容性要求,指出了石灰基砂浆发展过程中存在的问题,并为石灰基砂浆的进一步研究工作提出了建议。

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