文物作为人类社会历史发展的重要实物见证,随着岁月的流逝,其材料组成、结构、性能及所处外界环境发生变化,遭受不同程度的损坏。以砖石质文物为例,其保存数量多、分布广,多处于自然环境中,长期遭受物理与化学的风化作用,盐害损毁状况严重。所以研究性能优异的砖石质文物加固材料与维护方法是一项有重大社会需求的任务。传统无机加固材料兼容性好但在脱盐除盐、加固表现等方面达不到理想效果,而有机加固材料耐候性能差,除了高昂的价格外,非但没有脱盐功能,对加固对象的可溶盐含量也有严格的要求。因而研究兼具脱盐功能的加固材料成为一种创新思路,加固材料研制与工艺技术的开发是其重点和难点,本文将从以下六个方面展开研究:一、熟悉研究背景,制定研究思路。在展开系统实验之前,首先要查阅大量文献了解保护材料的应用情况和评价原则,对目前常用的加固材料分类,分析优缺点。然后明确本加固材料需要探究的性能指标和理论作用机制,从而设计研究思路。二、Ba(OH)2的MeOH溶液和H3PO4与H2C2O4混合的EtOH溶液组成的无机双组分加固材料的基本性能研究。本部分工作根据加固材料的评价要求,关注加固材料的渗透性,测试了其对模拟试样的原貌、透气性、储盐性、透盐性影响,并检测经加速老化实验后试样的阻尼抗钻强度、无侧限抗压强度、抗剪断强度、非金属超声弹性波数等力学指标。结果表明双组分加固材料有较好的适用性与较强的耐候性。三、Ba(OH)2的MeOH溶液和H3PO4与H2C2O4混合的EtOH溶液组成的无机双组分加固材料的盐害治理作用机制。本部分工作从可溶性盐的破坏机制出发,模拟可溶性盐(NaCl、KCl、Na2SO4)分布的典型环境,进行加固、除盐,借助XRD、XRF、SEM-Mapping和无线阻尼抗钻仪等现代科学仪器,追踪盐的流出与转化过程。结果表明,本材料不仅能够加固模拟试样,同时能对最具破坏性的盐Na2SO4实现不可逆转化,生成重晶石的主要成分BaSO4,加固与脱盐一次完成。四、Ba(OH)2的MeOH溶液和HO4与H2C2O4混合的EtOH溶液组成的无机双组分加固材料的各组分作用机制。本部分工作以均一性好、重现性高的重塑土样作为实验对象,将双组分加固材料拆分,通过调整加固液组合、浓度、加固次数三个因素,设计单组分与组合加固两类方式。根据无侧限抗压强度测试结果,线性拟合出了最大抗压力变化的回归方程,系统地总结出各成分的加固规律,同时结合色差、SEM-EDS结果阐述了加固规律的可能原因。结果表明,Ba(OH)2单组分与Ba(OH)2-H3PO4双组分在力学效果评价中表现优异,对加固材料的筛选有一定参考价值。五、四水八硼酸钠的盐析抑制作用探究。Na2B8O13·4H2O作为盐析抑制剂,宏观上对常见的可溶性盐Na2SO4和NaCl有显著的抑制析出作用,且不会影响试样原有吸水性。试样经加速老化后,受抑制剂保护试样的无侧限抗压强度、非金属弹性波数数值保持良好,抑制剂起到了保护文物本体强度的作用。然后借助 XRD、IR、TG、SEM-EDS 和 SEM-Mapping 等表征手段探究了 Na2B8 O13·4H2O产生抑制作用的机理,结果表明3460cm-1处(-OH)特征峰有显著提高,810cm-1处(Na-O)伸缩振动峰的出现,O与Na形成配位,有利于Na2B8O13·4H2O裹挟非晶态Na2SO4在微观上以凝胶态存在,因此抑制剂得以有效地阻止Na2S04析出。六、文物保护工程应用。将双组分加固材料及Na2B8O13·4H2O作为抑制剂在四川广元千佛崖、云冈石窟、石峁遗址皇城台和山西大学毛主席塑像四个文物单位进行了实际应用,从目前跟踪效果看,双组分加固材料的适用性和耐候性能经得起自然环境的考验,抑制剂也表现出了优异的防护性能。