專利名稱：一種潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料，本發(fā)明還涉及一種潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
潮濕環(huán)境下土遺址加固保護一直是文物界面臨的重要課題，為了采取科學(xué)的保護措施使它們得到妥善保護，依據(jù)遺址加固保護的原則，研制一種能在潮濕環(huán)境下固化的環(huán)保型加固保護材料，對保護潮濕環(huán)境下土遺址具有重要意義。潮濕環(huán)境下土遺址的特殊性，對應(yīng)用干潮濕環(huán)境下土遺址的保護材料提出了較苛刻的要求。目前國內(nèi)能應(yīng)用于潮濕環(huán)境下土遺址加固保護的材料并不多，且多數(shù)處于試驗階段，加固保護的效果也不顯著，而國外的加固保護產(chǎn)品價格昂貴，也不一定適合我國國情。中國專利申請公開號為CN101935531A的申請公開了ー種采用無機材料加固干燥、半干燥、潮濕環(huán)境條件下的黃土遺址的加固劑及其制備和加固方法。該發(fā)明的原理是利用草酸與氫氧化鋇反應(yīng)產(chǎn)生草酸鋇，從而將松散的土壤顆粒連為一體，達到加固防風(fēng)化的效果。上述專利申請中的加固劑雖然具有成本低，制備過程和加固方法簡單，易操作等優(yōu)點，但生成的草酸鋇易在潮濕環(huán)境下土遺址表面結(jié)晶。中國專利申請公開號為CN1544761的申請公開了一種土遺址表層加固保護材料。該方法采用有機硅類加固劑，能在較為潮濕條件下固化，加固后土層外觀無變化，抗壓強度顯著提高，但滲透性較差，僅加固遺址土層表面，沒有對遺址本體產(chǎn)生加固保護的效果。

發(fā)明內(nèi)容
為解決潮濕環(huán)境下土遺址的加固保護技術(shù)難題，本發(fā)明的目的在于提供一種切實有效的用干潮濕環(huán)境下土遺址加固保護的有機硅改性復(fù)合材料。本發(fā)明的另一目的在于提供ー種エ藝簡單、反應(yīng)條件溫和的潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明提供的一種潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料，其特征在于主要由以下重量百分數(shù)含量的組分制備而成正硅酸こ酯10 25%，甲基三こ氧基硅烷20 35%，硅烷偶聯(lián)劑I 5%，無水こ醇20 35%，水20 30%。上述組分中所述正硅酸こ酯為水解制備無機ニ氧化硅顆粒常用原料，正硅酸こ酯可選用堅意化工進ロ有限公司的產(chǎn)品；所述甲基三こ氧基硅烷為ー種活性較高的有機硅原料，用于有機硅玻璃樹脂的制備，具有較好的憎水性；所述硅烷偶聯(lián)劑的類型為KH-550、KH-560或KH-570，硅烷偶聯(lián)劑KH-550，KH-560，KH-570是常見的有機硅交聯(lián)材料，能促進正硅酸こ酯水解產(chǎn)生的無機ニ氧化硅與甲基三甲氧基硅烷之間的交聯(lián)反應(yīng)。上述潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(I)將正硅酸こ酯與水混合，常溫下快速攪拌，加入濃酸調(diào)節(jié)pH值為2 4，在50°C 80°C溫度下快速攪拌水解3 4小吋，按正硅酸こ酯的體積加入同體積的無水こ醇，攪拌，得到正硅酸こ酯水解液； (2)在50°C 80°C溫度下，水解聚合甲基三こ氧基硅烷I 3小吋，將正硅酸こ酯水解液加入其中，然后加入硅烷偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌，降溫出料，得到無色或乳白色液體。上述制備方法中所述步驟(I)中，正硅酸こ酯與水的體積比為I 3 I。所述步驟(I)中，正硅酸こ酯與水混合后在常溫下快速攪拌的時間為10 30分鐘。所述步驟(I)中，濃酸為濃鹽酸或濃硫酸。所述步驟(I)中，加入無水こ醇后的攪拌時間為20 40分鐘。所述步驟(2)中，水解聚合甲基三こ氧基硅烷時，水與甲基三こ氧基硅烷的體積比為1:1 3。所述硅烷偶聯(lián)劑的類型為KH-550、KH-560或KH-570。所述步驟(2)中，加入硅烷偶聯(lián)劑后繼續(xù)攪拌的時間為I 2小吋。本發(fā)明有機硅改性復(fù)合材料與現(xiàn)有材料相比，具有以下優(yōu)點( I)具有優(yōu)越的滲透性能，在土遺址表面噴灑或滴入此加固保護液，能快速滲入到土遺址本體中，滲入的深度可達10cm。(2)具有較好的力學(xué)性能，應(yīng)用到土遺址上，可同時增強遺址本體內(nèi)部及其表面強度，提高土遺址抗風(fēng)化能力(如圖I 6所示，從對比圖中明顯看出加固后土樣致密性明顯提尚)。(3)具有優(yōu)越的耐水、耐鹽性能以及耐候性。本發(fā)明有機硅改性復(fù)合材料主要參數(shù)指標(biāo)如下
~WW 參數(shù)指標(biāo)單位數(shù)ii—
1滲透深度cm>8
2__無側(cè)限抗壓強度提茼率 ％__>30
3__手幾水朋解原里損失率__%__〈I. PO
4色差<2.0
5耐凍融循環(huán)次>10
6f耐鹽循環(huán)_「次 1 >

圖I為南方某潮濕環(huán)境下土遺址土樣加固保護前的SEM照片(X1000倍)，圖2為南方某潮濕環(huán)境下土遺址土樣加固保護前的SEM照片(X2000倍)，圖3為南方某潮濕環(huán)境下土遺址土樣加固保護前的SEM照片(X3000倍)，圖4為南方某潮濕環(huán)境下土遺址土樣采用本發(fā)明復(fù)合材料加固保護后的SEM照片(X1000 倍)，圖5為南方某潮濕環(huán)境下土遺址土樣采用本發(fā)明復(fù)合材料加固保護后的SEM照片
(X2000 倍)，圖6為南方某潮濕環(huán)境下土遺址土樣采用本發(fā)明復(fù)合材料加固保護后的SEM照片(X3000 倍)。
具體實施例方式以下實施例僅用于闡述本發(fā)明，而本發(fā)明的保護范圍并非僅僅局限于以下實施例。所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依據(jù)以上本發(fā)明公開的內(nèi)容和各參數(shù)所取范圍，均可實現(xiàn)本發(fā)明的目的。以下實施例I 4提供的潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料，主要由以下重量百分數(shù)含量的組分制備而成正硅酸こ酯10 25%，甲基三こ氧基硅烷20 35%，硅烷偶聯(lián)劑I 5%，無水こ醇20 35%，水20 30%。實施例II.復(fù)合材料的制備( I)將正硅酸こ酯與水按2:1的體積比混合，常溫下快速攪拌30分鐘，加入濃鹽酸調(diào)節(jié)PH值為3，在70°C溫度條件下快速攪拌水解4小吋，按正硅酸こ酯的體積加入同體積的無水こ醇，攪拌半小時，得到正硅酸こ酯水解液；(2)在70°C溫度條件下，水解聚合甲基三こ氧基硅烷2小時(水與甲基三こ氧基硅烷的體積比為1:2)，將正硅酸こ酯水解液按照2:1的體積比加入其中，加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550，繼續(xù)攪拌2小吋，降溫出料，得到無色液體。2.加固保護效果的實驗室檢驗選取室外較為潮濕土層為實驗材料，粉碎后用40目的篩網(wǎng)篩分，去掉大顆粒。然后用環(huán)刀和抗壓試模制作標(biāo)準(zhǔn)樣塊，其大小分別為062mmX20mm圓餅狀土樣和c557mmX60mm圓柱狀土樣，將上述標(biāo)準(zhǔn)樣塊自然風(fēng)干后進行編號、稱量，放置備用。按照公路土工試驗規(guī)程JTG E40-2007，分別檢測此復(fù)合材料加固后的土樣的滲透深度、無側(cè)限抗壓強度提高率、抗水崩解質(zhì)量損失率、色差、耐凍融循環(huán)及耐鹽循環(huán)。檢測結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料，其特征在于主要由以下重量百分數(shù)含量的組分制備而成 正娃酸乙酯10 25%, 甲基三乙氧基硅烷20 35%， 硅烷偶聯(lián)劑I 5%， 無水乙醇20 35%, 水20 30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑的類型為KH-550、KH-560或KH-570。
3.—種權(quán)利要求I所述的潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將正硅酸乙酯與水混合，常溫下快速攪拌，加入濃酸調(diào)節(jié)pH值為2 4，在50°C 80°C溫度下快速攪拌水解3 4小時，按正硅酸乙酯的體積加入同體積的無水乙醇，攪拌，得到正硅酸乙酯水解液； (2)在50°C 80°C溫度下，水解聚合甲基三乙氧基硅烷I 3小時，將正硅酸乙酯水解液加入其中，然后加入硅烷偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌，降溫出料，得到無色或乳白色液體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中，正硅酸乙酯與水的體積比為I 3 I。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中，正硅酸乙酯與水混合后在常溫下快速攪拌的時間為10 30分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中，濃酸為濃鹽酸或濃硫酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中，加入無水乙醇后的攪拌時間為20 40分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中，水解聚合甲基三乙氧基硅烷時，水與甲基三乙氧基硅烷的體積比為1:1 3。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料，其特征在于所述硅烷偶聯(lián)劑的類型為KH-550、KH-560或KH-570。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中，加入硅烷偶聯(lián)劑后繼續(xù)攪拌的時間為I 2小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種潮濕環(huán)境下土遺址加固保護用有機硅改性復(fù)合材料，主要由以下重量百分數(shù)含量的組分制備而成正硅酸乙酯10～25%，甲基三乙氧基硅烷20～35%，硅烷偶聯(lián)劑1～5%，無水乙醇20～35%，水20～30%。本發(fā)明還公開了該有機硅改性復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明有機硅改性復(fù)合材料與現(xiàn)有材料相比，具有以下優(yōu)點(1)具有優(yōu)越的滲透性能，在土遺址表面噴灑或滴入此加固保護液，能快速滲入到土遺址本體中，滲入的深度可達10cm；(2)具有較好的力學(xué)性能，應(yīng)用到土遺址上，可同時增強遺址本體內(nèi)部及其表面強度，提高土遺址抗風(fēng)化能力；(3)具有優(yōu)越的耐水、耐鹽性能以及耐候性。
文檔編號C09K105/00GK102703089SQ20121016964
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者孫廣平, 游上海, 肖杰, 范敏, 諶小靈, 陳粵, 馬振華 申請人:廣州市翰瑞文物保護設(shè)計研究中心