琉璃瓦病害成因分析及保护方法研究
琉璃瓦是古建筑常用构件之一，通常用于房顶、墙面等位置，起装饰、保护及防水等作用，目前破坏严重、亟需保护。本研究针对琉璃瓦的病害成因进行了温湿度变化及酸雨腐蚀模拟实验,通过表征形貌变化和腐蚀产物等，解释了琉璃瓦在外界温度、水分及酸雨影响下的破坏过程;对于胎体酥粉等病害现象，选用羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)/正硅酸乙酯(TEOS)为加固材料、乙醇为溶剂加固琉璃瓦胎体，通过表征色差、耐水性能、力学性能等指标，筛选出了合适的加固材料配方，并利用红外光谱、X射线光电子能谱仪及扫描电镜探究了加固机制;对于破坏极度严重的琉璃瓦，通过减小胎体原料粒径，烧制出力学性能、耐水性能及耐候性较优的新琉璃瓦替换。本研究主要结论如下: (1)极端高温、低温和温度急剧变化对琉璃瓦影响较小，水分是琉璃瓦劣化的重要环境因素，夏季高温时突遇暴雨的反复作用主要造成釉面边缘处破损，冬季水分冻融循环主要造成琉璃瓦釉层裂隙变宽、脱落，胎体裂隙、断裂等;琉璃瓦釉层与胎体热膨胀系数及吸水率的不一致是其破坏的重要内因。 (2)绿釉中Cu和Pb的协同作用加速了二者在酸性条件下的流失，因此腐蚀现象比黄釉更严重，Cu、Pb元素大量流失后表面存在明显褪色富硅层;黄釉在pH=1条件下生成少量硫酸铅颗粒，聚集在裂纹处，pH=3条件下无明显腐蚀现象;绿釉在pH=1和pH=3条件下表面生成腐蚀产物硫酸铅覆盖层，其中仅在pH=1条件下生成了规则多面体型硫酸铅。 (3)PDMS-OH添加量为15％,乙醇添加量为10％时，PDMS-OH/TEOS的加固及耐水效果最好，其中以乙醇为溶剂可降低表面色差、提升加固材料的渗透性;PDMS-OH/TEOS加固后填充了琉璃瓦内部孔隙、提高了胎体致密度，有机基团的引入使胎体表面疏水，部分TEOS水解后产生的无机网络与PDMS-OH的端羟基反应形成Si-O-Si键，填充在孔隙中使其强度增加。 (4)琉璃瓦胎体原料粒径的改变不影响烧制后元素组成及物相结构,原料粒径＜0.15 mm时可大幅度提高胎体的力学性能、防水性能、致密度及耐久性能等;原料粒径范围处于0.15 mm～0.25 mm时琉璃瓦各项性能小幅度提高，胎体裂隙大大减少;用粒径＞0.25 mm的大颗粒原料烧制后严重影响琉璃瓦呈色，各项性能显著下降。
琉璃瓦;温度变化;湿度变化;酸雨腐蚀;病害分析;胎体加固;原料粒径
北京化工大学
硕士
材料与化工
王菊琳;何海平
2023
中文
TQ174.767
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）