文物岩石材料劣化特征及评价方法
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摘要
文物岩石材料是古代石质建筑物、构筑物和艺术品所赋存或依托的物质基础。而由于在长期自然营力和人为破坏作用下,往往导致文物岩石材料性能的衰变直至劣化,所以每年都有大量的石刻艺术品面临消失的危险。但是目前对于文物岩石材料劣化评价方法研究的针对性不强,大部分还停留在普通岩石风化评价范畴或与结构损伤研究混为一谈,所以还未形成其独立的研究体系。鉴于以上情况,在国家自然科学基金面上项目(40772167)和国家文物局2005年保护科学和技术研究课题(2005011)依托和共同资助下,本论文从文物岩石材料劣化特征、劣化机理和评价方法三个问题进行了全面研究。该方向属石质文物保护的基础性研究课题。
论文首先对我国文物岩石材料的主要类型、特征和空间分布情况进行了概述,在此基础上,论文从文物岩石材料劣化类型分类与分级、文物岩石材料劣化勘察技术体系、典型劣化类型劣化特征和形成机理、环境因素对文物岩石材料劣化的影响机理、文物岩石材料劣化评价指数与评价系统和石质文物岩体表层劣化特征、过程与相关评价方法六个部分进行了系统论述。
通过对我国二十余处石质文物点的实践和研究,论文提出了一个既与国际研究成果接轨又与中国实际情况相结合的,包括组群、典型类型和独立类型的劣化类型三级分类分级结构。该成果是中国文物保护界第一个以材料为研究对象提出的病害分类分级体系;论文从文物岩石材料劣化勘察方法和现场检测技术两个方面对文物岩石材料劣化勘察技术体系进行了系统研究,同时提出了部分现场检测和勘察工作技术规程;论文通过现场检测技术结合室内分析方法从岩石表层物理性质变化、成分及微观结构变异三个方面对五种典型劣化类型进行了系统分析,研究表明在文物岩石材料劣化过程中,水的长期作用和影响起着决定性作用;论文通过对我国华北、西北、西南和华南四种典型地区砂岩试块室内环境模拟加速劣化试验的研究,发现冻融和干湿交替对砂岩的劣化起着决定性作用而盐类表面结晶过程对砂岩劣化也有明显影响;论文研究表明文物岩石材料劣化评价指数的提出及劣化评价系统的建立是帮助我们半定量到定量评价文物岩石材料表层保存现状的一种新方法,该项成果在国际石质文物保护领域内应属前沿性研究成果;论文在石质文物岩体表层的劣化特征、过程和相关评价方法研究中分别提出了砂岩风化指数(SWI)和灰岩劣化评价指数,其中有关深度与时间轴上工程性能、内部组分、内部结构变化规律和相关性的探讨,在国际石质文物保护领域内可属开创性的研究方法。
Historical rock is the the base of stone buildings, stone structures and stone works of art. Because of the long term’s influence of natural agents and human damage,the properties of historical rock had decayed even deteriorated. every year, there are a large increasing number of stone inscription art facing destruction.
the existing evaluation method of the historical rock deterioration remains in generalities or confuses with the structural damage, and the dependent research system of the historical rock deterioration has not formed.
With the help of Nation Nature Science Fund (No.40772167) and the scientific and technical research subject of State Adiministration of Cultrial Heritage in 2005 (2005011), this paper studies thoroughly three problems including the character, mechanism and evaluation method of historical rock deterioration. This study direction is the basic research project of stone cultural heritage preservation.
At first ,This paper introduces the main types, characteristics and spatial distribution of historical rock in China. And then,this paper discusses systematically six parts,which are the classification of historical rock deterioration form, the investigation system of historical rock deterioration, the mechanismof the typical historical rock deterioration form, the effect mechanism of enviroment on the historical rock deterioration, the evaluation index and evaluation system of historical rock deterioration,the deterioration character and evaluation method of the rock surface of stone cultrial heritage.
By way of practices of more than twenty stone cultural heritages in China,This paper puts forward a new historical rock deterioration form classification scheme that combining the international research with the chinese situation,which includes group,typical form and individual form three levels, the result is the first disease classification system for the study of cultural relic material in the field of cultrial heritage conservation in China.This paper studies systematicallythe investigation system of historical rock deterioration from investigation method and field testing technology. At the same time,it puts forward some technical directive rules for field testing and investigation. Combining field testing technology with laboratory analysis methods, this paper analyses systematically the character and the mechanism of five typical deterioration form from the surface change of physical character, chemical component, mineral component and microstructure ,the result shows that the long-term effect of water plays a decisive role in the historical rock deterioration. Throug the study of the accelerating deterioration test for four typical sandstone from north, westnorth, westsouth and south in China.the result shows that alternation of the wetting and drying and freeze-thaw action plays a decisive role in the sandstone deterioration ,the salt crystallization on the surface of rock affects also significantly in the sandstone deterioration. This paper research shows that the evaluation index and the evaluation system of historical rock deterioration is a new method that can help us half-quantitative to quantitative evaluate the present condition of the surface of historical rock, this result is the forword study result in the field of the stone cultural heritage preservation in word. This paper puts forward SWI(sandstone weathering index)and limestone deterioration evaluation index in the study of the deterioration character and evaluation method of the rock surface of stone cultural heritage . In them,The research of the regularity and correlation of the change of the engineering property and the internal component on the depth and time axis, which is the groundbreaking research method in the field of the stone cultural heritage preservation in world.
论文首先对我国文物岩石材料的主要类型、特征和空间分布情况进行了概述,在此基础上,论文从文物岩石材料劣化类型分类与分级、文物岩石材料劣化勘察技术体系、典型劣化类型劣化特征和形成机理、环境因素对文物岩石材料劣化的影响机理、文物岩石材料劣化评价指数与评价系统和石质文物岩体表层劣化特征、过程与相关评价方法六个部分进行了系统论述。
通过对我国二十余处石质文物点的实践和研究,论文提出了一个既与国际研究成果接轨又与中国实际情况相结合的,包括组群、典型类型和独立类型的劣化类型三级分类分级结构。该成果是中国文物保护界第一个以材料为研究对象提出的病害分类分级体系;论文从文物岩石材料劣化勘察方法和现场检测技术两个方面对文物岩石材料劣化勘察技术体系进行了系统研究,同时提出了部分现场检测和勘察工作技术规程;论文通过现场检测技术结合室内分析方法从岩石表层物理性质变化、成分及微观结构变异三个方面对五种典型劣化类型进行了系统分析,研究表明在文物岩石材料劣化过程中,水的长期作用和影响起着决定性作用;论文通过对我国华北、西北、西南和华南四种典型地区砂岩试块室内环境模拟加速劣化试验的研究,发现冻融和干湿交替对砂岩的劣化起着决定性作用而盐类表面结晶过程对砂岩劣化也有明显影响;论文研究表明文物岩石材料劣化评价指数的提出及劣化评价系统的建立是帮助我们半定量到定量评价文物岩石材料表层保存现状的一种新方法,该项成果在国际石质文物保护领域内应属前沿性研究成果;论文在石质文物岩体表层的劣化特征、过程和相关评价方法研究中分别提出了砂岩风化指数(SWI)和灰岩劣化评价指数,其中有关深度与时间轴上工程性能、内部组分、内部结构变化规律和相关性的探讨,在国际石质文物保护领域内可属开创性的研究方法。
Historical rock is the the base of stone buildings, stone structures and stone works of art. Because of the long term’s influence of natural agents and human damage,the properties of historical rock had decayed even deteriorated. every year, there are a large increasing number of stone inscription art facing destruction.
the existing evaluation method of the historical rock deterioration remains in generalities or confuses with the structural damage, and the dependent research system of the historical rock deterioration has not formed.
With the help of Nation Nature Science Fund (No.40772167) and the scientific and technical research subject of State Adiministration of Cultrial Heritage in 2005 (2005011), this paper studies thoroughly three problems including the character, mechanism and evaluation method of historical rock deterioration. This study direction is the basic research project of stone cultural heritage preservation.
At first ,This paper introduces the main types, characteristics and spatial distribution of historical rock in China. And then,this paper discusses systematically six parts,which are the classification of historical rock deterioration form, the investigation system of historical rock deterioration, the mechanismof the typical historical rock deterioration form, the effect mechanism of enviroment on the historical rock deterioration, the evaluation index and evaluation system of historical rock deterioration,the deterioration character and evaluation method of the rock surface of stone cultrial heritage.
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引文
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