中国古代建筑中两种传统硅酸盐材料的研究.pdf

第 26 卷 第 12 期 无 机 材 料 学 报 Vol. 26 No. 12 2011 年 12 月 Journal of Inorganic Materials Dec., 2011 收稿日期 2011-05-09; 收到修改稿日期 2011-06-14 基金项目 “十一五”国家科技支撑计划2009BAK53B07; 中国文化遗产研究院科研课题2010JBKY-01 National Key Technology R The Scientific Re- search Project of Chinese Academy of Cultural Heritage 2010JBKY-01 作者简介 赵林毅1975−, 男, 博士研究生. E-mail dhzhly 通讯作者 李最雄, 研究员. E-mail lizuixiong 文章编号 1000-324X201112-1327-08 DOI 10.3724/SP.J.1077.2011.01327 中国古代建筑中两种传统硅酸盐材料的研究 赵林毅 1,2, 李 黎3, 李最雄1,2, 王金华3 1. 西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州大学, 兰州 730000; 2. 国家古代壁画保护工程技术研究中心, 敦 煌 736200; 3. 中国文化遗产研究院, 北京 100871 摘 要 硅酸盐材料是传统建筑和现代建筑中最常用的材料之一, 本文对中国古代建筑中使用的两种硅酸盐材料料 礓石和阿嘎土进行了对比分析. 研究发现料礓石和阿嘎土具有相似的化学组成和物理性质, 料礓石和阿嘎土经 7001400℃焙烧后, 具有“气硬”和“水硬”双重特性, 并且随着焙烧温度的升高, 气硬组分先增加后降低, 而水 硬组分呈不断增加的规律性变化. 研究表明 烧料礓石和烧阿嘎土的化学组成及化学特性具有类似欧洲“水硬石 灰”的性质, 改性的料礓石和阿嘎土可用于修复加固石质、土质及砖、陶质类等文物. 关 键 词 古代建筑; 硅酸盐; 材料; 特性 中图分类号 TQ174 文献标识码 A Research on Two Traditional Silicate Materials in China’s Ancient Building ZHAO Lin-Yi1,2, LI Li3, LI Zui-Xiong1,2, WANG Jin-Hua3 1. Key Laboratory of Mechanics on Western Disaster and Environment Lanzhou University, Ministry of Education, Lanzhou 730000, China; 2. National Research Center for Conservation of Ancient Wall Paintings, Dunhuang 736200, China; 3. Chinese Academy of Cultural Heritage, Beijing 100029, China Abstract Silicate is one of the most typical materials in both traditional and modern buildings. A comparative analy- sis on two silicate materials ginger nut and Aga soil used in the ancient buildings of China was presented. The re- search suggests that ginger nut and Aga soil have similar chemical composition and physical properties. After they are calcined at 700−1400℃, they will have a combining characteristic of hydraulicity and nonhydraulicity. As the calcina- tions temperature rises, the nonhydraulic constituent is firstly increased and then decreased, and the hydraulic constituent is increasing regularly. Both chemical compositions and characteristics of the calcined ginger nut and Aga soil are similar to those of the “Hydraulic lime” in Europe. Thus the properties change of ginger nut and Aga soil can be used for repairing and reinforcing the stone, earthen, brick and ceramic relics. Key words ancient buildings; silicate; material; characteristic 二十世纪七十年代末, 在中国甘肃秦安大地湾 发现了一大批仰韶时期人类居住的遗址[1], 其中一 座被考古界誉称为是“原始宫殿”编号 F-901的遗 址, 是目前考古发现所能见到的中国史前时期面积 最大、 工艺水平最高的房屋建筑遗址. 发掘时, 该遗 址地面光洁平整, 做工非常精细. 初步研究发现, 1328 无 机 材 料 学 报 第 26 卷 该遗址地面是以烧钙结核轻骨料为集料、烧料礓石 粉料配以少量红粘土为胶凝材料混合制成的[2]. 该 地面经历了五千多年的漫长岁月, 现在的抗压强度 还和 100 号水泥砂浆地面强度相近. 另外, 在遗址 现场附近还发现有钙结核以及料礓石的烧成窑址遗 存, 经过研究推测, 料礓石的烧成温度约为 900℃[3]. 料礓石是一种第四纪黄土中沉积礓结石当地称料 礓石, 主要由60wt80wt的CaCO3以及10wt 20wt的粘土矿物构成. 当料礓石经 900℃焙烧时, 生成约25.8wt的 β-CaSiO3、 17.6wt的 Ca2Al2Si2O8 以及约 33.9wt的 CaO. β-CaSiO3和 Ca2Al2Si2O8是 一种水硬性胶凝材料, CaO 是一种气硬性胶凝材 料[4]. 因此, 由于 F-901地面建筑材料中已经应用了 人工烧制的水硬性胶凝材料, 故 F-901 的主要建筑 材料可称之为世界上最早的“水泥”, 这无疑是世 界建筑史上的奇迹[3]. 阿嘎土是一种在西藏广泛使用的硅酸盐建筑材 料, 是含有 70wt93wt的 CaCO3、7wt 30wt 的 SiO2的硅质石灰石[6]. 当利用阿嘎土做地面及屋 顶面建筑材料时, 以 40wt粒径 5.6mm、 30wt粒 径 2.6mm 和 30wt粒径 0.15mm 的未焙烧阿嘎土配 以约 0.32 的水灰比成浆, 然后用一种特制的杵石夯 筑而成. 待浆液完全结石后, 先用砂石打磨平整, 然后用羊皮蘸酥油反复擦磨抛光. 这一建造工艺藏 族同胞称“打阿嘎”[5]. 千百年来, 西藏一直沿用这 种传统材料和建造工艺方法建造寺院房屋地面及屋 顶面. 西藏拥有千余多座寺院, 是我国非常珍贵 的文化遗产, 如著名的布达拉宫、罗布林卡、萨迦 寺等. 中国政府非常重视对西藏文化遗产的保护, 近二十年来先后对布达拉宫、萨迦寺等重点寺院的 文物进行了两次大规模保护维修[6-7]. 每次维修的 重点都是古建筑和壁画, 而古建筑和壁画的主要病 害都与阿嘎土建造的屋顶屋面有关. 由于西藏传统 用于寺院屋顶面的建筑材料是将没有经过焙烧的 阿嘎土直接破碎成约 0.15mm 的粉状物作“胶凝材 料”, 做灰浆时加入适量的天然树胶[5]. 但是, 阿嘎 土不经过一定温度的焙烧并不具有化学胶凝特性, 做建筑材料强度很低, 耐候性也很差, 35 年后, 受 冻融、温湿度反复变化等环境因素的影响, 天然树 胶很快老化而产生龟裂、松散破碎而渗漏雨水, 殿 堂屋面经雨水渗漏后, 造成木构件糟朽、建筑散架 甚至倾倒, 使壁画产生空鼓、大面积剥落、酥碱、 起甲等病害, 从而严重毁坏壁画[7]. 因此, 研究这两种在中国古代建筑中常用的硅 酸盐材料, 并对其进行科学改性, 对岩土、 砖、 陶等 类文物的修复、西藏古建筑维修及壁画保护具有非 常重要的意义. 1 料礓石和阿嘎土的特性 1.1 料礓石和阿嘎土物理力学特性 实验中, 对天然料礓石和阿嘎土的密度、饱和 吸水率进行了测试, 并制作 5cm5cm5cm 的岩样, 进行抗压强度的测试, 结果见表 1. 1.2 料礓石和阿嘎土的化学组成 采用 X射线荧光分析了料礓石和阿嘎土的化学 组成, 结果见表 2. 1.3 料礓石和阿嘎土的矿物组成 采用 X射线衍射分析了料礓石和阿嘎土的矿物 组成, 分析结果见表 3. 2 烧料礓石和烧阿嘎土的特性 2.1 焙烧温度对生成物的影响 料礓石和阿嘎土高温焙烧时生成两种胶凝材料 气硬性胶凝材料 CaO 和水硬性胶凝材料 β-CaSiO3 表 1 天然料礓石和阿嘎土的物理力学特性 Table 1 Physical-mechanical properties of natural ginger nut and Aga soil Sample Density/ gcm−3 Coefficient of water saturation / Compressive strength /MPa Ginger nut2.52 5.58 55.78 Aga soil 2.61 4.60 66.02 表 2 料礓石和阿嘎土的化学组成wt Table 2 Chemical compositions of ginger nut and Aga soil wt Sample Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 K2O Ginger nut 0.90 1.49 6.44 22.06 0.11 0.98 Aga soil 0.32 1.10 4.23 16.37 0.08 0.85 Sample CaO Fe2O3 TiO2 MnO CO2 Total Ginger nut 36.82 2.07 0.35 0.08 28.60 99.90 Aga soil 41.87 0.87 0.21 0.02 34.07 99.99 第 12 期 赵林毅, 等 中国古代建筑中两种传统硅酸盐材料的研究 1329 表 3 料礓石和阿嘎土的 XRD 分析结果wt Table 3 XRD results of ginger nut and Aga soilwt Sample Quartz Calcite Feldspar Clay Ginger nut 12.6 61.8 10.9 14.7 Aga soil 10.5 75.1 11.2 3.0 以及 Ca2Al2Si2O8. 焙烧温度直接影响这两种胶凝材 料生成的比例图 1、图 2. 对料礓石和阿嘎土不同温度焙烧的主要生成物 CaO、 β-CaSiO3和 Ca2Al2Si2O8半定量分析结果进行比 较, 并作生成物随焙烧温度的变化曲线图 3、图 4. 从图 1图 4 可以看出, 料礓石在 700℃焙烧时, 图 1 料礓石经 7001400℃焙烧产物的 XRD 图谱 Fig. 1 XRD patterns of the ginger nut calcined at 700-1400℃ 图 2 阿嘎土经 7001400℃焙烧产物的 XRD 图谱 Fig. 2 XRD patterns of the Aga soil calcined at 700-1400℃ 图 3 料礓石经 7001400℃焙烧 3h 主要生成物含量的变化 Fig. 3 Change of the main product of ginger nut after calcined at 700-1400℃ for 3 h 图 4 阿嘎土经 7001400℃焙烧 3h 主要生成物含量的变化 Fig. 4 Change of the main product of Aga soil after calcined at 700-1400℃ for 3 h 生 成 了37.3wt 的β-CaSiO3和5.2wt 的 Ca2Al2Si2O8, 没有生成 CaO. 800℃焙烧时, 生成 17.2wt的 CaO、24.7wt 的 β-CaSiO3及 16.3wt 的 Ca2Al2Si2O8. 在 8001100℃范围焙烧, 生成 CaO 的速度明显增大, 最大值达 42.1wt, 这一温度 范围是生成 CaO 的最佳温度. 生成 β-CaSiO3的速 度增大不明显, 从 24.7增至 28.4wt, 生成 Ca2Al2Si2O8的速度增大更不明显, 从 16.3wt增至 19.1wt, 可见这一温度范围不利于 β-CaSiO3和 Ca2Al2Si2O8的生成. 在 11001400℃焙烧时, CaO 的量急剧下降, 从 42.1wt降至 16.7wt, 这主要 是 CaO 逐渐消耗, 促进 β-CaSiO3和 Ca2Al2Si2O8 的生成. 生成 β-CaSiO3和 Ca2Al2Si2O8的速度明显 增 大 , β-CaSiO3从28.4wt 增 至47.7wt, Ca2Al2Si2O8从 19.1wt增至 35.5wt. 烧阿嘎土的情况与烧料礓石基本相似, 700℃焙 1330 无 机 材 料 学 报 第 26 卷 烧 时 , 生 成13.3wt β-CaSiO3和10.6wt Ca2Al2Si2O8, 不生成 CaO. 800℃焙烧时, 生成 32.1wt CaO, 这要比料礓石在同一温度焙烧生 成的 CaO 增大一倍, 这主要是由于阿嘎土中 CaCO3的含量较料礓石高, 而 SiO2的含量比料礓 石 约 低 50wt, 这 有 利 于 CaO 的 生 成 . 在 8001100℃和 11001400℃焙烧时, CaO 的量有所 下 降 , 但 没 有 料 礓 石 明 显 , 从 44.6wt 降 至 33.9wt, 生成 β-CaSiO3和 Ca2Al2Si2O8的速度也有 所增大, 但增大幅度没有料礓石明显, β-CaSiO3从 30.1wt增至 40.6wt, Ca2Al2Si2O8从 19.2wt增至 25.4wt, 也是由于阿嘎土中 SiO2的含量较料礓石 低, 而 CaCO3的含量较料礓石高. 2.2 烧料礓石和烧阿嘎土的化学特性 选择 1000℃焙烧 3h 的料礓石和阿嘎土, 采用 X 射线衍射XRD和扫描电镜SEM分析, 对其水 化、碳化过程进行研究. 2.2.1 X 射线衍射XRD分析 图 5、 图 6 是 1000℃焙烧 3h 的烧料礓石和烧阿 嘎土及其水化、碳化产物的 XRD 图谱. XRD 分析结果显示, 水化前, 经 1000℃、 3h 焙烧 后的料礓石含有 39.20wt CaO、26.70wt β-CaSiO3 及 18.90wt Ca2Al2Si2O8; 在相对湿度 80wt的环境 中进行水化实验, 5d 后生成 32.6wt CaCO3、 22.7wt CaOH2及 21.6wt Ca2Al2Si2O8nH2O; 300d 后, 试 样 表 层 生 成86.2wt CaCO3 和3.2wt Ca2Al2Si2O8nH2O, 试样 23mm 深处生成 54.6wt CaCO3、2.1wt CaOH2、22.6wt β-CaSiO3nH2O 和 13.2wt Ca2Al2Si2O8nH2O. 阿嘎土经 1000℃焙烧 3h 后, 生成 42.50wt CaO、 29.4wt β-CaSiO3和 18.0wt Ca2Al2Si2O8. 在 图 5 1000℃焙烧料礓石及其水化碳化 5d 和 300d 产物的 XRD 图谱 Fig. 5 XRD patterns of ginger nut calcined at 1000℃ and hydration and carbonization for 5d and 300d 图 6 1000℃焙烧阿嘎土及其水化碳化 5d 和 300d 产物的 XRD 图谱 Fig. 6 XRD patterns of Aga soil calcined at 1000℃ and hy- dration and carbonization for 5d and 300d 相对湿度 80的环境中进行水化实验, 5d 后生成 47.6wt CaCO3、 13.1wt CaOH2和 16.7wt Ca2Al2Si2O8nH2O; 300d 后, 试样表层生成 74.2wt CaCO3, 距试样表层 23mm 深处生成 48.4wt CaCO3、 24.6wt CaOH2和 5.3wt β-CaSiO3nH2O. XRD 半定量分析证明, 经 1000℃焙烧 3h 的料 礓石和阿嘎土, 在相对湿度 80的环境中, 都有较 快的水化及碳化速度, 5d 后分别生成 32.6wt 和 47.6wt CaCO3、22.7wt和 13.1wt CaOH2及 21.6wt和 16.7wt Ca2Al2Si2O8nH2O. 300d 后, 烧 料礓石和烧阿嘎土试样碳化层厚度约 3mm, 分别生 成 86.2wt和 74.2wt CaCO3. 在 3mm 深处分别生 成54.6wt和48.4wt CaCO3. 相比较, 烧料礓石的 碳化速度要大于烧阿嘎土. 2.2.2 SEM-EDS 分析 图 711 是在 1000℃焙烧 3h 料礓石和阿嘎土及 其水化、碳化产物的 SEM 照片和 EDS 图谱. 扫描 电镜照片显示, 料礓石和阿嘎土经 1000℃焙烧 3h 后, 生成 CaO、 β-CaSiO3和 Ca2Al2Si2O8的细小结晶 集合体图 7a、7b. 水化 5d 后, 烧料礓石试样表 面形成少量的 CaCO3重结晶体、β-CaSiO3和 Ca2Al2Si2O8晶体的集合体, 烧阿嘎土试样表面形成 少量的 CaCO3重结晶体图 8a、图 10a. 烧料礓 石试样深层形成少量的 β-CaSiO3nH2O 和 Ca2Al2Si2O8nH2O 晶体包裹在大的石英颗粒上, 烧 阿嘎土试样深层形成少量的 CaCO3重结晶体和 β-CaSiO3nH2O及 Ca2Al2Si2O8nH2O晶体图 8b、 图 10b. 水化 300d 后, 烧料礓石和烧阿嘎土试 样表面都形成大量致密的 CaCO3重结晶体图 9a、图 11a, 烧料礓石和烧阿嘎土试样深层都 第 12 期 赵林毅, 等 中国古代建筑中两种传统硅酸盐材料的研究 1331 图 7 经 1000℃焙烧料礓石和阿嘎土的 SEM 照片及 EDS 图谱 Fig. 7 SEM images and EDS spectra of ginger nut and Aga soil calcined at 1000℃ a The fine crystal aggregate of calcium oxide, calcium silicate and aluminum calcium silicate in calcined ginger nut; b The fine crystal aggregate of calcium oxide, calcium silicate and aluminum calcium silicate in calcined Aga soil 图 8 1000℃焙烧料礓石经水化和碳化 5d 产物的 SEM 照片及 EDS 图谱 Fig.8 SEM images and EDS spectra of ginger nut calcined at 1000℃ and hydrated and carbonized for 5d a The ing of minor calcium carbonate re-crystalline on the surface, and the aggregate with calcium silicate and aluminum calcium silicate crystal; b The ing of minor hydrated calcium silicate in the deep layer, and the crystal of hydrated aluminum calcium silicate covering big quartz particles 形 成 少 量 的CaCO3重 结 晶 体 和 大 量 的 β-CaSiO3nH2O 及 Ca2Al2Si2O8nH2O 晶体图 9b、 图 11b. 同时, 随着水化过程的进行, 水化产物 中的 CaOH2不断吸收 CO2, 也逐渐形成 CaCO3. 3 讨论 中国在五千多年前的仰韶时期就使用烧料礓石 作为房屋地面的建筑材料, 西藏将阿嘎土用于寺院 地面及屋顶面建筑材料也有一千多年的历史. 料 礓石也可称粘土质石灰石, 阿嘎土称硅质石灰石, 不同地区的料礓石和阿嘎土, 其粘土和 SiO2的含量 有所差异. 不论料礓石和阿嘎土中粘土和硅质成份 占多少, 不经过高温焙烧, 都不可能产生胶凝材料, 也不适宜做建筑材料. 料礓石和阿嘎土中所含硅质 或粘土成分的比例决定着高温焙烧时产生的胶凝材 料中气硬性组分和水硬性组分的含量, 也会影响不 同温度烧制成的料礓石或阿嘎土的特性. 1332 无 机 材 料 学 报 第 26 卷 图 9 1000℃焙烧料礓石经水化和碳化 300d 产物的 SEM 照片及 EDS 图谱 Fig. 9 SEM images and EDS spectra of ginger calcined at 1000℃ and hydrated and carbonized for 300d a The ing of a large number of compact calcium carbonate re-crystalline on the surface; b The ing of minor calcium carbonate re-crystalline and a large number of hydrated calcium silicate and hydrated aluminum calcium silicate crystal in the deep layer 图 10 1000℃焙烧阿嘎土经水化和碳化 5d 产物的 SEM 照片及 EDS 图谱 Fig. 10 SEM images and EDS spectra of Aga soil calcined at 1000℃ and hydrated and carbonized for 5d a The ing of minor calcium carbonate re-crystalline on the surface; b The ing of minor calcium carbonate re-crystalline, calcium silicate and aluminum calcium silicate hydrate crystal in deep layer 以上研究表明, 甘肃秦安大地湾料礓石和西藏 山南阿嘎土分别在 7001400℃焙烧 3h 后, 其生成 物中气硬性胶凝材料 CaO 和水硬性胶凝材料 β-CaSiO3、Ca2Al2Si2O8的比例发生有规律的变化. 由于两者的比例不同, 材料的特性也有所差别. 例 如, 若水硬性成份多一点, 其优点是材料早期强度 增长快, 很快与被修复文物本体牢固结合, 但其最 大的缺点是形成的胶凝体孔隙率小, 因此, 材料的 透水、气性差, 在环境温度、湿度等因素的影响下, 短期内一般 35 年修复材料与被修复文物本体产 生剥离, 即材料的耐久性差. 若生成物中气硬性成 份多一点, 其缺点是材料早期强度增长缓慢, 短时 间内与被修复文物本体不能牢固结合, 会对修复效 果造成一些影响. 烧料礓石和烧阿嘎土在石质文物修复中的一个 很重要特性, 就是 CaO 先与水作用生成 CaOH2胶 凝体, CaOH2再与大气中的 CO2、H2O 作用, 逐渐 生成孔隙率较大的 CaCO3胶凝体, 这一过程欧洲学 者称“水硬石灰的自修复作用” [8-14]. 虽然气硬性组 分的整个碳化过程比较缓慢, 但是, 整个碳化过程 第 12 期 赵林毅, 等 中国古代建筑中两种传统硅酸盐材料的研究 1333 图 11 1000℃焙烧阿嘎土经水化和碳化 300d 产物的 SEM 照片及 EDS 图谱 Fig. 11 SEM images and EDS spectra of Aga soil calcined at 1000 ℃ and hydrated and carbonized for 300d a The ing of a large number of calcium carbonate re-crystalline on the surface; b The ing of minor calcium carbonate re-crystalline, and a large number of hydrated calcium silicate and hydrated aluminum calcium silicate crystal in the deep layer 从胶凝体的表面开始, 并逐渐向里延伸. 当环境的 相对湿度在 80左右时, 表面的水化和碳化过程都 非常快, 之后越向深层, 由于接触的 CO2越来越少, 碳化的速度会越来越慢. 正因为如此, 缓慢的碳化 过程逐渐形成孔隙率大、透水气性好的 CaCO3胶凝 体. 这种表面快速碳化所产生 CaCO3胶凝体和水硬 组 分 快 速 水 化 产 生β-CaSiO3nH2O 、 Ca2Al2Si2O8nH2O 结石体的强度互补, 能完全满足 文物修复的要求, 之后, 胶凝体逐渐碳化使其与修 复加固的文物本体很好兼容且牢固结合, 产生很好 的耐候性. 欧洲文物保护专家早已发现了粘土质石 灰石和硅质石灰石烧制的胶凝材料水硬石灰在石 质文物修复中的优点, 于上世纪七十年代将这种与 中国古代烧料礓石相近似的胶凝材料应用于石质文 物的修复, 获得很好的保护效果[15-23]. 他们指出水 硬石灰“特别是在古建筑或是旧建筑的修复中, 有 水泥和气硬性石灰不可替代的特殊用处”[24]. 甘肃秦安大地湾仰韶时期的房屋建造地面时使 用了烧料礓石胶凝材料, 不论当时烧料礓石中 CaO、 β-CaSiO3和 Ca2Al2Si2O8所占比例, 几千年来, 房址一直埋在山坡耕地下的黄土中, 气硬性和水硬 性胶凝材料都已基本在 CO2 、 H2O 作用下转变成多 孔隙的 CaCO3. 因此, 大地湾 F-901 地面材料经历 了五千多年的漫长岁月, 其抗压强度还和现代的 100 号水泥砂浆地面强度相近. 但是, 千百年来, 西 藏寺院建造地面和屋面时一直采用没有经过高温焙 烧的阿嘎土, 这种材料中既不含气硬性胶凝材料, 也不含水硬性胶凝材料, 做成的建筑材料强度很低, 耐候性也很差, 寺院的屋面一般 35 年就得重新维 修, 这不但费工费时, 而且增大了成本, 同时也对 文物造成了严重损害. 初步实验证明, 在制作地面、 屋面的材料中掺加 30的烧阿嘎土的粉状物做胶凝 材料, 能明显提高材料的强度和耐候性. 4 结论 通过以上实验和分析讨论, 可得出如下结论 1控制焙烧温度, 并选择含适量粘土或 SiO2的 料礓石及阿嘎土, 可烧制出生成物中含气硬性胶凝 材 料 CaO和 水 硬 性 胶 凝 材 料β-CaSiO3及 Ca2Al2Si2O8的不同配比的胶凝材料. 2甘肃秦安的料礓石在 1000℃下焙烧 3h, 会生 成 39.2wt CaO、26.7wt β-CaSiO3和 18.9wt Ca2Al2Si2O8. 西藏山南阿嘎土在 1000℃下焙烧 3h, 会生成 42.5wt CaO、 29.4wt β-CaSiO3和 18.0wt Ca2Al2Si2O8. 3随着焙烧温度的升高7001400℃, 气硬 组分在 1100℃时达到最高, 之后逐渐降低, 在 1400℃焙烧时达到最低, 而水硬组分一直在增加, 在 1400℃焙烧时达到最高. 4烧料礓石和烧阿嘎土在相对湿度 80的环 境中, 都有较快的水化及碳化速度. 烧料礓石水化 5d 后生成 32.6 CaCO3和 21.6Ca2Al2Si2O8nH2O. 烧阿嘎土水化 5d 后生成 47.6 CaCO3和 16.7 Ca2Al2Si2O8nH2O. 水化、碳化 300d 后, 试样表层 的碳化厚度达 3mm, 生成的 CaCO3达 80左右. 1334 无 机 材 料 学 报 第 26 卷 即使距表层 3mm 之下也生成约 50CaCO3及约 34 β-CaSiO3nH2O 和 Ca2Al2Si2O8nH2O. 5控制胶凝材料中气硬性组分 CaO 和水硬性 组分 β-CaSiO3、Ca2Al2Si2O8的比例, 可控制胶凝材 料的早期强度, 并在缓慢的“碳化”过程中形成孔 隙率大、耐候性好及最终强度高的结石体, 与石质 文物的本体紧密牢固结合, 完全可以满足文物保护 加固的要求. 参考文献参考文献 [1] 甘肃省文物考古研究所. 秦安大地湾新石器时代遗址发掘报告 上、下. 北京 文物出版社, 2006. 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