具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明，应当理解所描述的实施例仅用于解释本发明，并不限定本发明。

实施例1一种土遗址微收缩裂隙注浆材料的制备方法

本实施例制备一种土遗址微收缩裂隙注浆材料，其中部分原料及来源为：

遗址原生土取自榆林地区土遗址原生土；

偏高岭土购自国药集团化学试剂有限公司；

氢氧化钙购自国药集团化学试剂有限公司；

木质素磺酸盐购自国药集团化学试剂有限公司；

三氧化二铝购自国药集团化学试剂有限公司。

该制备方法按照如下步骤实施：

将遗址原生土经40目筛网过筛，去除大颗粒和杂质，与偏高岭土105℃烘干12h，称取烘干后的遗址原生土52.5kg、偏高岭土13.2kg，再称取氢氧化钙9.8kg、木质素磺酸盐0.35kg、三氧化二铝0.3kg和水34.5kg，将所有原料加入搅拌机，转速为100r/min，搅拌10min，制得土遗址微收缩裂隙注浆材料，标记为ZJ-1；

所得土遗址微收缩裂隙注浆材料以注浆方式填补土遗址裂隙，用于对土遗址的加固保护。

实施例2-15土遗址微收缩裂隙注浆材料的制备方法

实施例2-15分别为一种土遗址微收缩裂隙注浆材料的制备方法，它们的步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于原料用量及工艺参数的不同，具体详见表1：

表1实施例2-8土遗址微收缩裂隙注浆材料的制备工艺

表2实施例9-15土遗址微收缩裂隙注浆材料的制备工艺

实施例2-15其它部分的内容，与实施例1相同。

实施例16土遗址微收缩裂隙注浆材料的性能检测

试验仪器：电子天平(慈溪市天东衡器厂HX1001TX型)，电子调温电热套(北京科伟永兴仪器有限公司，MH-2000型)，冻融循环试验机(PT-2033C型东莞市宝大仪器有限公司)，色差仪(爱色丽色彩科技有限公司)，万能材料试验机(东莞市高泰检测仪器有限公司)，非金属超声波仪(海创高科HT-225A)，阻尼抗钻(意大利SINT Technology公司)，直剪仪(河北航信仪器公司)；

I.力学性能试验

Ia.抗压测试

①试验材料：

实施例1、实施例6、实施例11制备的注浆材料ZJ-1、ZJ-6、ZJ-11；榆林地区土遗址原生土作空白样品；

②试验材料处理：

将上述试验材料经冻融循环老化处理，老化周期为7天；

③试验方法：

根据工程岩体试验方法标准(GB/T50266-2013)，进行单轴抗压强度试验对注浆材料ZJ-1、ZJ-6、ZJ-11和空白样品进行抗压力测试，公式如下：

p＝P/A

注：A为剖面面积，以平方公分为单位；p为抗压强度，以千帕为单位；P为压力，以公斤为单位；

④试验结果：

分别检测老化处理前后注浆材料和空白样品的单轴抗压强度数值，试验结果见表3-4：

表3试样的单轴抗压强度数值

表4老化后试样的单轴抗压强度数值

由表格中数据可知，三种配比的注浆材料的抗压强度均高于对照材料，有29-48％的提升；在经4个周期冻融老化后抗压强度降低4.45-6.44％，老化8个周期后强度降低到10.33-11.45％，这是由于冻融循环破坏了试验材料内部的结构，从而降低了其整体性，导致在进行单轴抗压试验时试样强度降低，但经老化后的ZJ-1、ZJ-6、ZJ-11注浆材料抗压强度值仍能保持良好的数值，表明本发明制备产品有助于土遗址裂缝修补加固。

Ib.剪切力测试

①试验材料：

实施例1制备的注浆材料ZJ-1用作浆体；

由榆林地区土遗址取得原生土体用作原状土体；

②试验材料处理：

将上述试验材料经冻融循环老化处理，老化周期为7天；

制备图1所示的原状土体样品：将榆林地区土遗址取得的原生土体倒入环刀模具制得原状土体；

制备图1所示的浆-土模拟样品：在原生土体上放置环刀模具，将注浆材料ZJ-1直接在原生土体上倒模形成浆-体界面样品；

③试验方法：

采用直剪仪(六连剪切仪)，参照《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)分别在垂向荷载50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa条件下对浆-土模拟样品和原状土体样品进行剪切试验，检测浆-土界面性能，计算绘制剪应力-剪位移曲线(见图3-4)；

④试验结果：

上升段：剪切位移-剪切应力曲线中，其直线段一方面反映了结构面的强度，另一方面反映了剪切面在一定荷载下的滑移情况，直线的斜率越大，其在一定荷载下的位移越小；图3与图4中峰值强度均出现在位移5-7mm处，但原状土体样品峰值强度出现在5-6mm处，在一定的垂向荷载作用下，浆-土界面的直线段斜率小于原状土体样品，表明浆体-原状土体界面的粘结强度稍小于原状土体的粘结强度。

峰值强度：由图3与图4可知，在一定条件下，各试样峰值强度与垂向荷载成正相关；在相同垂向荷载的作用下，两试样的峰值强度接近，表明该注浆材料ZJ-1与原状土体界面的抗剪强度可以满足裂隙加固要求。

Ic.波速测试

①试验材料：

注浆材料：实施例1、2、6、7、11和12制备的注浆材料ZJ-1、ZJ-2、ZJ-6、ZJ-7、ZJ-11和ZJ-12；

原土样品：由榆林地区土遗址取得的原生土；

②试验材料处理：

将上述试验材料经冻融循环老化处理，老化周期为7天；

③试验方法：

根据工程岩体试验方法标准(GB/T50266-2013)，进行岩体声波速度测试，检测老化前及老化4个周期、8个周期的试验材料波速；

④试验结果：

声波波速取决于土遗址内部的密实度、含水量等其它情况，与土遗址文物密实度的力学强度成正相关，而力学性能强度又直接反映土遗址目前的风化程度，物质越密实超声波速率越快；

具体波速检测结果如下：

表5试验材料波速

表6老化后试验材料波速

由表5-6可知，注浆材料的波速均高于原生土样的波速，老化4个周期后，注浆材料波速下降率在3％左右，而原土样品波速下降率为8.1％；老化8个周期后，注浆材料波速下降率在2.5％左右，而原土样品波速下降率为12.2％；即注浆材料冻融老化后波速下降小，抗风化效果更佳。

综上所述，本发明的土遗址裂隙注浆材料具有力学性能好的特点。

II.物理性能

IIa.耐崩解性试验

①试验材料：

实施例1、实施例6制备的注浆材料ZJ-1、ZJ-6；

由榆林地区土遗址不同区域取得遗址原生土-1、遗址原生土-2；

②试验材料处理：

③试验方法：

根据工程岩体试验方法标准(GB/T50266-2013)，进行耐崩解性试验，检测试验材料耐崩解性能，记录现象与结果；

④试验结果：

具体现象与结果见表7：

表7崩解试验结果

结果表明，相较于遗址原生土-1和遗址原生土-2，本发明的土遗址微收缩裂隙注浆材料ZJ-1、ZJ-6，开始掉渣时间更晚，完成崩解耗时更长，具有较好的耐崩解性能。

IIb.收缩性测试

①试验材料：

注浆材料：实施例1制备的注浆材料ZJ-1、实施例6制备的注浆材料ZJ-6、实施例11制备的注浆材料ZJ-11；

原生土材料：榆林地区土遗址原生土；

②试验方法：

参考《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)进行收缩性试验，检测本发明注浆材料的收缩性；

③试验结果：

土有在晾干过程中收缩的性质，注浆材料在加固土遗址时其收缩程度影响着土遗址的长期稳定性；

收缩性试验结果如图5所示，由图可知，整体来看，各材料收缩变形分为三个时期：前期近似为直线收缩，材料的收缩很快；中期短暂过渡，随着含水率的降低失水速度逐渐变缓；后期稳定后近似直线，收缩率基本稳定，材料不再收缩；

从收缩率天数变化可知，三种注浆材料失水收缩快于原生土材料，30天收缩率接近1％；原生土材料收缩较慢，30天时收缩率达0.7％左右；收缩率在一个较小的变化范围；因此本发明的注浆材料能够实现对土遗址裂隙的加固，而且能够与裂隙临近土体紧密结合。

IIc.色差检测

①试验材料：

实施例1、实施例6和实施例11制备的注浆材料ZJ-1、ZJ-6和ZJ-11；②试验方法：

参考CIE1976色差公式以及表色系统CIELAB测量物体颜色的色空间的色坐标体系ΔΕ＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2，式中ΔL*为明亮度差、Δa*为红绿色度变色、Δb*为黄蓝色度差，三个数值共同计算得出色差值ΔE，ΔE具体评价标准见表8；对水分蒸发后试样颜色改变进行色差检测；判断本发明注浆材料在使用后对遗址观瞻的影响；

表8ΔE评价标准

③试验结果：

检测结果见图6，由图可知，不同组分的三种注浆材料ZJ-1、ZJ-6、ZJ-11在水分蒸发后，色差值在2.7-3.3，处于很轻微变色和轻微变色等级；表明不同配比的注浆材料在水分蒸发后与颜色变化小，注浆修复遗址文物后美观，不影响观瞻。

IId.透气性测试

①试验材料：

实施例1、实施例6、实施例11制备的注浆材料ZJ-1、ZJ-6、ZJ-11和榆林地区土遗址原生土分别用作浆体；

由榆林地区土遗址取得原生土体用作原状土体；

②试验材料处理：

原生土组：将原生土体倒入环刀模具作为原生土组；

模拟注浆样品组：在原生土体上放置环刀模具，分别将注浆材料在原生土体上倒模来模拟注浆过程；

③试验方法：

透气性是考察土遗址保护的另一个重要性能指标；若注浆材料处理后破坏了土遗址内部与外界的交换通道，改变透气性，会导致遗址遭受“保护性破坏”，造成更严重的损毁；

检测加固前后不同浆体的失水质量，△m＝失水前质量—失水后质量，以△m已加固/△m未加固表征透气性，浆体失水系数越大，即加固后透气性越好，“呼吸功能”受影响就越小，遗址修复效果好；

④试验结果：

由图7中可知，虽然注浆材料ZJ-1、ZJ-6和ZJ-11配比不同但透气性相比原生土组变化小，表明本发明的注浆材料具有良好稳定的透气性。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。