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石窟寺遗址作为人类发展历史进程中独具特色的文物类型之一,具有非常重要的历史、艺术和科学价值。然而,许多石窟寺遗址在保存的过程中,由于自然界各种应力作用、人为破坏等因素,导致岩体出现风化、裂隙、表面污染、不当修复等病害。因此,对石窟寺遗址的保护已经迫在眉睫,研究适宜的保护胶凝材料成为关键。本论文研究了乐山大佛发髻修复材料的失效机理,为保证修复材料的结构均匀性,选用偏高岭土(Metakaolin,MK)和天然水硬性石灰(Natural Hydraulic Lime,NHL)为原料,制备了 MK-NHL胶凝材料,在此基础上,为保证轻集料改性MK-NHL胶凝材料作为裂隙灌浆材料的整体相容性,选用煤系高岭土和天然水硬性石灰为原料,制备了陶粒轻集料,并研究了自制陶粒轻集料和粘土陶粒轻集料对MK-NHL胶凝材料性能的影响。利用现代的测试方法对材料的性能、物相组成和微观结构等方面进行了研究。主要的结论如下:(1)乐山大佛发髻修复材料失效的主要原因有渗水、酸雨、CO2浓度和修复材料自身的均匀性。(2)在MK-NHL胶凝材料中,随着偏高岭土掺量的增大,有助于促进胶凝材料的水化反应速率,使材料的整体性能得到提高,当偏高岭土的添加量为50 wt%时,样品养护28天的抗折和抗压强度达到最大,分别为2.43 MPa和5.98 MPa;偏高岭土掺量的增大促进了 Ca(OH)2的水化反应,抑制了其碳化反应,并减缓了硅酸二钙的水化反应;胶凝材料中水化硅酸钙的含量随着偏高岭土掺量的增大而增多,其形貌由针状向网络状转变,并不断延伸,使材料内部的结构变得均匀和致密。(3)以煤系高岭土和天然水硬性石灰为原料,成功制备出满足国标中高强轻集料要求的陶粒轻集料。实验配方中的煤系高岭土为80 wt%,天然水硬性石灰为20 wt%,煅烧制度是在1100℃下保温20 min,制备的陶粒粒径范围为4-5 mm,堆积密度为1070 kg/m3,吸水率为12.4%,筒压强度为18 MPa,达到国标中密度等级为1100的强度要求。(4)利用自制陶粒和粘土陶粒分别制备了陶粒轻集料改性MK-NHL胶凝材料。当MK-NHL胶凝材料中加入陶粒轻集料,可以增加胶凝材料浆体的流动度,也可以降低胶凝材料的收缩率和吸水率;自制陶粒可以明显提高MK-NHL胶凝材料的抗压强度,粘土陶粒会使胶凝材料的抗压强度降低;在胶凝材料中引入陶粒轻集料可以提高其抵抗硫酸盐侵蚀的能力,其中自制陶粒轻集料改性胶凝材料的抗硫酸盐腐蚀效果优于粘土陶粒轻集料改性胶凝材料;对比两种陶粒轻集料改性胶凝材料在界面过渡区的微观结构,其中自制陶粒与浆体材料的结合相对紧密,而粘土陶粒与浆体材料结合界面存在缝隙。