目錄
前言
第1章 砂巖文物風化特征及保護材料需求 1
1.1 引言 1
1.2 砂巖文物風化病害特征及病害形成機理 2
1.3 可溶鹽對砂巖文物的風化 12
1.3.1 鹽的來源和風化現(xiàn)象 12
1.3.2 砂巖多孔結構內(nèi)鹽結晶過程及其影響因素 14
1.3.3 硫酸鈉對砂巖的風化機理 15
1.4 砂巖文物保護材料需求與研究進展 18
1.4.1 砂巖文物保護材料功能需求 18
1.4.2 常見石質(zhì)文物保護材料及其保護性能 19
第2章 二氧化硅增強柔性硅氧烷保護材料的分子設計與其黏接和加固
性能研究 27
2.1 引言 27
2.2 SiO2增強聚二甲基硅氧烷保護材料的設計與性能研究 30
2.2.1 POSS-PDMS的設計思路與合成 30
2.2.2 POSS-PDMS的化學結構表征 32
2.2.3 POSS-PDMS的熱穩(wěn)定性分析 33
2.2.4 黏接性能及其影響因素 34
2.2.5 涂層的透光性能及濃度的影響 36
2.2.6 POSS-PDMS涂層的表面形貌特征 36
2.2.7 POSS-PDMS涂層的靜態(tài)水接觸角 39
2.2.8 小結 40
2.3 SiO2增強不同鏈段長度硅氧烷柔性的保護材料設計與性能研究 41
2.3.1 POSS-APTS和POSS-AHAPTMS的設計思路與合成 41
2.3.2 POSS-APTS和POSS-AHAPTMS的結構表征 42
2.3.3 熱穩(wěn)定性與硅氧烷鏈段長度的關系 45
2.3.4 黏接性能及濕熱老化的影響 46
2.3.5 涂層透光性能 48
2.3.6 涂層表面形貌和親水性與硅氧烷鏈段的影響 48
2.3.7 小結 51
2.4 三種二氧化硅增強柔性硅氧烷保護材料對砂巖保護的應用研究 52
2.4.1 砂巖樣品的制備 52
2.4.2 保護砂巖的化學結構及其隨老化的變化 54
2.4.3 保護砂巖的熱重分析 59
2.4.4 保護砂巖的SEM與顯微分析 60
2.4.5 色度變化及不同保護材料的影響 61
2.4.6 砂巖的吸水性能與水蒸氣透過性 62
2.4.7 保護砂巖的孔隙結構分析 65
2.4.8 凍融老化對三種保護砂巖的影響 66
2.4.9 耐鹽濕熱老化對三種保護砂巖的影響 68
2.4.10 三種保護材料對砂巖的黏接性能與黏接機理 70
2.4.11 三種保護材料現(xiàn)場應用及對比分析 72
2.4.12 小結 74
第3章 水凝膠保護材料的設計與其性能研究 76
3.1 引言 76
3.2 膨潤土基水凝膠滲透加固型保護材料（SR）的設計思路
與性能研究 78
3.2.1 SR的設計思路 78
3.2.2 SR結構調(diào)控 79
3.2.3 SR的載水、保水性和抗溶脹性能調(diào)控 81
3.2.4 SR的化學結構表征 82
3.2.5 SR的形貌和組成分析 83
3.2.6 小結 85
3.3 膨潤土基水凝膠滲透加固型保護材料（SR）保護砂巖的應用研究 85
3.3.1 SR對砂巖的原位保護過程 85
3.3.2 保護砂巖的保護前后形貌和色度變化 86
3.3.3 保護砂巖的SEM與元素組成分析 87
3.3.4 保護砂巖的化學結構 88
3.3.5 水凝膠在砂巖內(nèi)部分布—熒光示蹤技術 90
3.3.6 水凝膠在砂巖內(nèi)部分布—SEM分析 90
3.3.7 保護砂巖的孔隙結構、透氣性和吸水性 91
3.3.8 保護砂巖的機械強度 92
3.3.9 酸度老化對保護砂巖的影響 93
3.3.10 凍融老化對保護砂巖的影響 94
3.3.11 耐鹽濕熱老化對保護砂巖的影響 95
3.3.12 保護材料對砂巖的長效保護機理 96
3.3.13 保護材料現(xiàn)場應用及對比分析 97
3.3.14 小結 99
3.4 膨潤土基水凝膠黏接型保護材料（AR）的設計思路與性能研究 100
3.4.1 AR的設計思路 100
3.4.2 AR結構調(diào)控 100
3.4.3 AR的載水、保水性能調(diào)控 101
3.4.4 AR的化學結構表征 102
3.4.5 AR的形貌和組成分析 103
3.4.6 小結 104
3.5 膨潤土基水凝膠黏接型保護材料（AR）保護砂巖的應用研究 104
3.5.1 保護砂巖的黏接性能 105
3.5.2 保護砂巖的掃描電鏡與元素組成分析 106
3.5.3 保護砂巖的化學結構 107
3.5.4 保護材料對砂巖的黏接保護機理 108
3.5.5 保護砂巖的孔隙結構和透氣性 108
3.5.6 凍融老化對保護砂巖的影響 110
3.5.7 鹽濕熱老化對保護砂巖的影響 111
3.5.8 小結 112
3.6 滲透加固型膨潤土基防凍水凝膠保護材料（AF）的設計思路
與性能研究 113
3.6.1 AF材料的設計思路 113
3.6.2 AF的化學結構表征 114
3.6.3 AF的防凍和保水性 114
3.6.4 保護砂巖的化學結構 116
3.6.5 保護砂巖的透氣性、吸水性和耐酸度 116
3.6.6 凍融老化對保護砂巖的影響 118
3.6.7 耐鹽濕熱老化對保護砂巖的影響 118
3.6.8 小結 119
第4章 硅基含氟環(huán)氧聚合物的分子設計與其性能研究 121
4.1 引言 121
4.2 二氧化硅基含氟環(huán)氧共聚物的分子設計與性能研究 124
4.2.1 SiO2-g-（PGMA-co-P12FMA）的設計思路與合成 124
4.2.2 SiO2-Br及SiO2-g-（PGMA-co-P12FMA）的結構表征 126
4.2.3 膜表面化學組成與形貌對潤濕性能的影響 129
4.2.4 膜表面吸附水的動態(tài)過程與表面結構的關系 132
4.2.5 SiO2-g-（PGMA-co-P12FMA）的黏接性能及耐久性 132
4.2.6 SiO2-g-（PGMA-co-P12FMA）的熱穩(wěn)定性 134
4.2.7 小結 135
4.3 POSS基含氟環(huán)氧聚合物的合成及性能研究 135
4.3.1 POSS-g-（PGMA-co-P12FMA）2的分子設計與合成 135
4.3.2 POSS-g-（PGMA-co-P12FMA）2的結構表征 137
4.3.3 溶劑對膜表面形貌與化學組成的影響 140
4.3.4 溶劑對黏接性能的影響及黏接耐久性 143
4.3.5 POSS-g-（PGMA-co-P12FMA）2涂膜的透光率 144
4.3.6 POSS-g-（PGMA-co-P12FMA）2的熱穩(wěn)定性能 145
4.3.7 小結 145
4.4 硅基含氟環(huán)氧聚合物保護砂巖的應用研究 146
4.4.1 保護材料的吸收率 147
4.4.2 表面色差 147
4.4.3 表面接觸角和透氣性 148
4.4.4 加固保護耐鹽循環(huán) 149
4.4.5 黏接保護耐鹽循環(huán) 151
4.4.6 小結 153
第5章 硅基雜化材料保護砂巖文物及耐硫酸鈉風化的研究 155
5.1 引言 155
5.2 親/疏水型SiO2基雜化材料加固保護砂巖的耐鹽風化性能研究 159
5.2.1 可溶鹽對砂巖基體的破壞行為 161
5.2.2 可溶鹽在毛細管中的結晶行為 161
5.2.3 親/疏水型SiO2基雜化材料保護砂巖的耐鹽風化性能 165
5.2.4 SiO2基雜化材料對砂巖吸水性和機械強度的影響 165
5.2.5 SiO2基雜化材料對砂巖孔隙結構的影響 169
5.2.6 小結 171
5.3 親/疏水型硅基材料黏接保護砂巖的耐鹽風化性能研究 172
5.3.1 三種黏接材料的流動性及表面潤濕性 174
5.3.2 三種黏接材料的涂層性能 176
5.3.3 黏接強度及黏接界面 178
5.3.4 黏接砂巖基體的耐鹽風化性能 179
5.3.5 Na2SO4在黏接砂巖基體內(nèi)的結晶行為 182
5.3.6 小結 187
5.4 分散劑對POSS基雜化材料涂層及加固保護砂巖性能的影響 188
5.4.1 POSS基雜化材料在THF和CHCl3中的分散性 189
5.4.2 涂層的微孔結構及表面潤濕性能 192
5.4.3 分散劑對涂層機械性能的影響 194
5.4.4 POSS基雜化材料對砂巖孔結構的影響 196
5.4.5 POSS基雜化材料對砂巖內(nèi)部水循環(huán)的影響 198
5.4.6 分散劑對保護砂巖耐鹽風化性能的影響 199
5.4.7 POSS基與SiO2基雜化材料性能對比 204
5.4.8 小結 205
5.5 內(nèi)源性鹽對硅基雜化材料保護砂巖的破壞行為研究 206
5.5.1 內(nèi)源性鹽溶液對立方體砂巖樣品的破壞行為 208
5.5.2 內(nèi)源性鹽溶液對圓柱體砂巖樣品的破壞行為 210
5.5.3 小結 213