[发明专利]一种固化后致密碳酸盐类材料、固化方法及其检测方法

说明书

本发明属于材料技术领域，提供了一种固化后致密碳酸盐类材料、固化方法及其检测方法，先对致密碳酸盐类材料的表面喷淋无水乙醇使其表面润湿，再喷淋氢氧化钙醇分散液，最后喷淋正硅酸乙酯的醇溶液，然后放在室内或室外避雨进行养护。采用粒径为0.01μm～10μm氢氧化钙渗入到致密碳酸盐岩石内部孔隙及晶体直接微裂隙中，与CO₂反应生成碳酸钙来固化岩石表面。正硅酸乙酯水化后生成的二氧化硅凝胶进一步填充粘结颗粒间的裂隙；同时二氧化硅凝胶或正硅酸乙酯与氢氧化钙发生反应，形成硅酸钙水合物，进一步固化。本发明克服了无机材料反应速度慢、容易停留在石质文物表面形成硬壳的缺点，又避免了有机溶剂与石材兼容性差、容易老化形成有机物残留的缺点。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种固化后致密碳酸盐类材料、固化方法及其检测方法。

背景技术

碳酸盐类材料是指主要由化学组分为碳酸钙(矿物结晶相为方解石、文石等)、碳酸钙镁(矿物相主要为白云石)等组成的天然石材，例如太湖石一类的石灰岩(俗称青石)、大理石、汉白玉等，也包括由石灰制成的致密的人造材料如灰塑面层等。汉白玉是致密碳酸盐类材料的最典型代表，作为我国白色大理石的国宝，经历史沿袭和发展，已具有其品牌的特有属性。由于汉白玉材料地质蕴藏量较少，用于雕刻材料的纯白汉白玉更加稀少，国家对汉白玉实行保护性开采。采用汉白玉的文物分布广泛，但这些重要文物暴露在大气污染及剧烈温差、干湿的环境下，近年来有风化加速的趋势，急需适宜的可持续的保护措施进行保护。

从岩石矿物学、材料学角度看，汉白玉属于变质岩，岩石名称为白云石大理岩，主要矿物成分为白云石CaMg(CO₃)₂，含量在97％以上。汉白玉具有粒状变晶结构，块状构造，新鲜石材抗压强度高，抗压可达150MPa以上，吸水率很低，重量吸水率小于0.2％。汉白玉保护存在的技术难点很多，特别是表面渗透固化。岩相学、扫描电子显微镜等研究说明，汉白玉的风化以白云石颗粒之间结合力降低为特征，晶体之间产生微米级别的微脱离，而且伴有表面开裂(垂直表面) 及平行表面的起皮。此外，汉白玉在现代大气污染环境下不稳定，可能会生成硫酸钙(石膏)和含水的硫酸镁，而硫酸镁在不同的温度湿度环境下会发生相转变，进一步破坏汉白玉。由于汉白玉材料的特殊性，至今没有理想的材料及技术。有机封护材料，如环氧树脂、丙烯酸树脂等均对汉白玉有破坏作用。近年来兴起的所谓纳米SiO₂等材料，也不能产生好的保护效果，因为硅Si和碳C之间不存在化学兼容性。另外单纯采用氢氧化钙或常用于砂岩的正硅酸乙酯等进行表面固化的效果也不令人满意。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种固化后致密碳酸盐类材料、固化方法及其检测方法，以满足汉白玉类文物保护的特殊要求，检测其固化程度。

本发明提供了一种修复致密碳酸盐类材料表面的固化方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，对致密碳酸盐类材料的表面喷淋无水乙醇使致密碳酸盐类材料的表面润湿；步骤2，对致密碳酸盐类材料的表面喷淋氢氧化钙醇分散液；步骤3，对致密碳酸盐类材料的表面喷淋正硅酸乙酯的醇溶液；步骤4，对致密碳酸盐类材料进行室内或室外避雨养护，其中，氢氧化钙醇分散液中氢氧化钙的粒径为 0.01μm～10μm。

在本发明提供的修复致密碳酸盐类材料表面的固化方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，氢氧化钙醇分散液中的醇为正丙醇。

在本发明提供的修复致密碳酸盐类材料表面的固化方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，正硅酸乙酯的醇溶液中的醇为乙醇，正硅酸乙酯与乙醇的体积比为1:1。

在本发明提供的修复致密碳酸盐类材料表面的固化方法中，还可以具有这样的特征：其中，完成步骤2后，在致密碳酸盐类材料的表面湿润时，进行步骤3。

在本发明提供的修复致密碳酸盐类材料表面的固化方法中，还可以具有这样的特征：其中，完成步骤2后，将致密碳酸盐类材料进行室内或者室外避雨养护7天～14天，再进行步骤3。