本文關(guān)鍵詞：中國(guó)傳統(tǒng)灰漿的化學(xué)組成特征及粘結(jié)機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：灰漿即石灰砂漿,它是由膠凝材料石灰、骨料、水和添加劑按一定的比例配制而成的建筑材料,主要用于建筑砌筑、勾縫、抹面和修飾等。傳統(tǒng)上,把19世紀(jì)末水泥普及以前建筑物所用的砂漿稱為古代砂漿、歷史砂漿或傳統(tǒng)砂漿,所以傳統(tǒng)灰漿即是指歷史上使用的以石灰為主要粘結(jié)劑的砂漿。我國(guó)早在新石器時(shí)代晚期就已開始使用灰漿,在一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)直到今天仍有使用。經(jīng)過幾千年的發(fā)展演變,我國(guó)的傳統(tǒng)灰漿技術(shù)在清代才得以完善,特別是中國(guó)傳統(tǒng)有機(jī)無機(jī)復(fù)合灰漿在世界歷史上獨(dú)樹一幟,對(duì)古建筑的完好保存起了極其重要的作用。然而關(guān)于我國(guó)古代灰漿的技術(shù)工藝、材料特征和科學(xué)機(jī)理的研究卻相當(dāng)缺乏,只有寥寥數(shù)文。但是對(duì)傳統(tǒng)灰漿的深入了解是我國(guó)古建筑保護(hù)及開發(fā)古建保護(hù)材料的基礎(chǔ),所以對(duì)傳統(tǒng)灰漿材料的科學(xué)分析,以及磚-灰粘結(jié)機(jī)理的研究是十分必要的工作。本論文概述了傳統(tǒng)灰漿常用的組成材料,國(guó)內(nèi)外對(duì)灰漿的研究?jī)?nèi)容、方法和進(jìn)展,以及我國(guó)主要的傳統(tǒng)灰漿類型和常用的有機(jī)添加劑。然后在現(xiàn)場(chǎng)考察我國(guó)多處古代建筑遺跡,并采集灰漿樣品的基礎(chǔ)上,利用多種科學(xué)儀器和濕化學(xué)分析技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)灰漿的化學(xué)特征、材料組成和粘結(jié)機(jī)理等進(jìn)行了深入研究。主要包括以下內(nèi)容:鄭州商城建筑遺址出土商代灰土材料的分析研究。利用體視顯微鏡、偏光顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、傅立葉紅外光譜儀、激光粒度分析儀、濕化學(xué)分析等手段分析了鄭州商城建筑遺址夯土材料的傳統(tǒng)工藝、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和原料配比等信息。研究發(fā)現(xiàn)鄭州商城遺址出土的灰土材料主要由兩種物質(zhì)構(gòu)成,膠結(jié)物碳酸鈣和石英骨料,兩者質(zhì)量比為1:2.68。該灰土屬于二元的"三合土"結(jié)構(gòu),其比例非常接近后來灰、土、砂1:1:1的最優(yōu)三合土配比,表明當(dāng)時(shí)施工者在碳酸鈣膠結(jié)材料與石英砂骨料的使用上已經(jīng)具有豐富經(jīng)驗(yàn),體現(xiàn)了商代工匠高超建筑技藝。浙江地區(qū)古城墻傳統(tǒng)灰漿材料的分析研究。通過實(shí)地調(diào)查浙江地區(qū)多座古代城墻遺址,采集灰漿樣品,利用多種儀器分析和化學(xué)分析手段對(duì)浙江地區(qū)7處古城墻灰漿樣品進(jìn)行了分析檢測(cè)和研究。結(jié)果表明浙江地區(qū)明代古城墻砌筑時(shí)使用的是純"白灰灰漿",其原料主要是鈣質(zhì)生石灰,個(gè)別來自鎂質(zhì)生石灰;其中有4座城墻灰漿添加有糯米成分,說明該地區(qū)在明代往灰漿里添加糯米等有機(jī)材料是建筑城墻十分普遍的工藝技術(shù)。同時(shí),也分析了這些砌筑灰漿的其他物化特征,為下一步古城墻本體保護(hù)和保護(hù)材料的研發(fā),以及傳統(tǒng)灰漿全國(guó)范圍內(nèi)的比較研究提供了科學(xué)依據(jù)。我國(guó)明清古城墻砌筑灰漿的分析研究。通過全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)地調(diào)查多座明清時(shí)期古城墻遺址,采集灰漿樣品在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行物化分析。研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)明清時(shí)期的灰漿主要是相對(duì)純凈的石灰砂漿,建造古城墻時(shí)普遍使用消石灰加糯米汁的灰漿配方,這種有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料能有效提高灰漿的各種機(jī)械強(qiáng)度。另外,在19世紀(jì)中期的開封古城墻遺址還首次發(fā)現(xiàn)含骨料灰漿,其砂/灰重量比接近1:1,說明了中國(guó)傳統(tǒng)灰漿技術(shù)在清代的成熟與完善。古建筑傳統(tǒng)灰漿與陶磚的相容性和粘結(jié)機(jī)理研究。以開封古城的磚-灰砌體為樣品,利用顯微鏡,X射線衍射、熱重、鈣吸附、電導(dǎo)率、納米壓痕等多種分析方法研究了磚-灰粘結(jié)界面的顯微組織結(jié)構(gòu)、物質(zhì)化學(xué)組分、火山灰活性和水硬性特征,以及微觀強(qiáng)度。結(jié)果顯示,在古建筑磚-灰砌筑體系中傳統(tǒng)灰漿與陶磚具有很好的相容性。其主要原因首先在于陶磚和灰漿之間具有非常好的機(jī)械互鎖作用,其次是灰漿與陶磚在接觸面發(fā)生火山灰反應(yīng)生成水化產(chǎn)物的化學(xué)作用力,最后是灰漿與陶磚晶體分子與晶體分子之間相互作用的范德華力。
【關(guān)鍵詞】：傳統(tǒng)灰漿 物理性質(zhì) 化學(xué)成分 有機(jī)添加劑 相容性 粘結(jié)機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ177.61;K879.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 緒論13-35
• 1.1 砂漿與傳統(tǒng)砂漿13-14
• 1.2 傳統(tǒng)灰漿的主要成分14-17
• 1.2.1 膠凝材料——石灰14-16
• 1.2.2 骨料16-17
• 1.2.3 添加劑17
• 1.3 傳統(tǒng)灰漿的分析研究17-28
• 1.3.1 傳統(tǒng)灰漿的采樣、分析程序與方法18-19
• 1.3.2 傳統(tǒng)灰漿的材料特征19-20
• 1.3.3 古建保護(hù)灰漿研究20-23
• 1.3.4 傳統(tǒng)灰漿的損毀機(jī)理23-28
• 1.4 我國(guó)傳統(tǒng)灰漿的主要類型28-33
• 1.4.1 粘土基灰漿29
• 1.4.2 三合土29-30
• 1.4.3 純"白灰灰漿"30-31
• 1.4.4 有機(jī)添加劑灰漿31-33
• 1.5 論文選題依據(jù)和研究?jī)?nèi)容33-35
• 2 鄭州商城建筑遺址夯土材料的分析研究35-46
• 2.1 引言35-36
• 2.2 材料與實(shí)驗(yàn)36-38
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果38-44
• 2.3.1 表面特征38-39
• 2.3.2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)39-42
• 2.3.3 膠結(jié)材料/骨料比42
• 2.3.4 粒度特征42-44
• 2.4 小結(jié)44-46
• 3 浙江古城墻傳統(tǒng)灰漿材料的分析研究46-59
• 3.1 引言46-47
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分47-48
• 3.2.1 樣品及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)47
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器47-48
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論48-58
• 3.3.1 基本物理特征48-50
• 3.3.2 灰漿的物質(zhì)結(jié)構(gòu)50-55
• 3.3.3 有機(jī)添加材料分析55-57
• 3.3.4 膠結(jié)材料含量分析57-58
• 3.4 小結(jié)58-59
• 4 中國(guó)明清古城墻砌筑砂漿的材料特征59-75
• 4.1 引言59-60
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法60-63
• 4.2.1 樣品60-61
• 4.2.2 分析方法61-63
• 4.3 結(jié)果與討論63-73
• 4.3.1 微觀結(jié)構(gòu)分析63-65
• 4.3.2 物質(zhì)成分65-69
• 4.3.3 有機(jī)添加劑檢測(cè)69-72
• 4.3.4 膠結(jié)材料的定量分析72-73
• 4.4 小結(jié)73-75
• 5 古代建筑中傳統(tǒng)灰漿與陶磚的相容性及粘結(jié)機(jī)理研究75-88
• 5.1 引言75
• 5.2 材料與實(shí)驗(yàn)75-76
• 5.3 結(jié)果討論76-87
• 5.3.1 顯微分析76-79
• 5.3.2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分79-82
• 5.3.3 磚-灰粘結(jié)界面的水硬性特征和青磚的火山灰活性82-85
• 5.3.4 顯微強(qiáng)度85-87
• 5.4 小結(jié)87-88
• 6 結(jié)論與展望88-91
• 參考文獻(xiàn)91-109
• 作者簡(jiǎn)歷109-110
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與的主要科研項(xiàng)目110-111
• 致謝111

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本文編號(hào)：502016