[发明专利]古代土构建筑修补加固用无机硅铝质聚合物材料

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种古代土构建筑修补加固用无机硅铝质聚合物材料，具体的 讲，用于夯土、生土、红烧土、三合土、胶泥、砖瓦砌块等修建的古代建筑遗址的 修补加固，目的是增强古代土构建筑抵抗自然风化侵蚀的能力、保持古建筑的整体 性，并做到修旧如旧。为我固古代土构建筑遗址保护提供新材料与新技术。

背景技术

中国古代建筑在世界建筑体系中具有独立起源，在世界建筑发展史上自成一家 体系，历经7000余年的发展，它在建筑材料、结构形式和建筑审美等诸多方面都与 世界上其它建筑体系迥然不同，具有中国独特的风韵。我国古代建筑特别是史前至 先秦，皆为土木材料，时至今日，大多土毁木朽，遗留下来的多为土构建筑，如新 疆吐鲁番地区的交河古城、高昌古城，河西走廊的汉、明长城及敦煌附近的玉门关、 阳关，西安近郊的半坡遗址和秦始皇兵马俑坑以及甘肃秦安县的大地湾等，且数量 稀少，显得异常珍贵。这些古代建筑遗址对于探究当时建筑特色及与之密切相关的 人类生产生活环境、政治文化发展状况的研究具有宝贵的价值。

我国古代土构建筑经历了千百年的风吹日晒雨淋等自然环境的风化作用，以及 近年来旅游开发的人为破坏(游人攀登拍照和游览以及垦荒、修路等)，对土构建筑 遗址造成了严重破坏，目前大多已千疮百孔、墙面凹凸不平、龟裂剥离，开裂坍塌 的残墙断壁随处可见，迫切需要维修加固。目前，现代建筑通常所使用的修补加固 材料主要有两大类，一类是硅酸盐水泥等无机材料，另一类是现代高分子有机聚合物。 但是在古建筑维修加固过程中，这两类材料的缺陷不断地暴露出来：高分子有机聚合 物的容易老化、易燃耐火差、颜色不一致、与古建筑材料组成不匹配等问题；硅酸 盐水泥粘结性能差、渗透性低、收缩大、易开裂，色差明显等问题。造成修补加固 后的古建筑往往出现了加速破坏的现象和趋势，而且也做不到修旧如旧的维修原则。

因此，在继承和借鉴古代土构建筑材料核心技术的基础上，研发出低成本、高 性能并适于现代材料和施工技术的古建筑修补用无机聚合物材料，具有重要的现实 意义和实际应用价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种古代土构建筑修补加固用无机硅铝质聚 合物材料，本发明的无机硅铝聚合物固封材料的原材料来源广泛、可就地取材、合成 勿需高温，常温放置即可固结，因此施工方面、操作简单、便于推广。

技术方案：本发明针对现有技术中存在的不足和缺陷，以粘土类矿物和碱金属 硅酸盐溶液为主剂，并引入两种来源丰富、价格低廉的工业废渣-矿渣(高钙硅铝质 材料)和粉煤灰(低钙硅铝质材料)，在常温条件下，通过碱金属硅酸盐溶液的碱性激 发作用，高钙组分(矿渣)快速生成具有良好力学强度的C-S-H凝胶；低钙组分(粘土、 粉煤灰)在碱性激发剂作用下，一方面生成具有良好粘结性能的空间三维网状无机硅 铝聚合产物，另一方面粉煤灰的球形颗粒可以明显提高无机胶体的流动性能，便于 渗入到裂缝中。

本发明的无机聚合物材料是一种主要化学组成(硅和铝)与古代土构建筑材料相 似的新型硅铝质聚合物材料，分子构成单元主要为类似于粘土矿物和陶瓷的无机 SiO₄和AlO₄四面体，主体分子结构为类似于有机高分子聚合物的三维网状结构。 因此，无机硅铝聚合物兼有有机高聚物、陶瓷和粘土特性，具有优异的物理、力学 及耐久性能；另外，该无机聚合物材料可以就地取材，选取当地粘土，将其与碱金 属硅酸盐溶液混合均匀，然后掺加少量矿渣和粉煤灰即可应用，施工时可以喷涂、 灌浆，也可以手工填缝，操作方便，在古建筑修补加固领域具有广阔的应用前景。

本发明综合采用高钙组分生成C-S-H凝胶的良好的力学强度与固结性能，和低 钙组分生成无机硅铝聚合产物良好的粘结性能与渗透行为相结合的途径实现古代土 构建筑的修补加固。该无机硅铝质聚合物固封材料由五大组分组成，其质量比例为：

粘土类矿物              4.3～47.0％

碱金属硅酸盐溶液        8.9～16.5％

矿渣                    4.2～16.4％

粉煤灰                  4.2～16.4％

水                      20.1～74.4％。

所述粘土类矿物是天然粘土或煅烧粘土。