浙江古城墙传统灰浆材料的分析研究

灰浆材料一直是古代建筑类文化遗产研究的重要对象,文保工程中使用传统灰浆的诸多优点已广为人知,在认识传统灰浆的基础上开发新的石灰基粘结保护材料已然成为国际研究热点。随着中国的经济发展,很多古建筑的保护也开始提上日程,然而关于中国传统灰浆材料的研究颇为薄弱。实地调查浙江地区多座古代城墙遗址,采集灰浆样品,利用多功能密度仪、粉末X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重-差热分析仪(TG-DSC)和湿化学分析技术,对浙江地区7处古城墙灰浆样品进行了分析检测和研究。结果表明：这些古城墙使用的胶结材料是纯“白灰灰浆”,主要成分是碳酸钙,含量在75%～90%之间,其原料主要是钙质生石灰,个别来自镁质生石灰;其中有4座城墙灰浆添加有糯米成分,说明该地区在明代向灰浆里添加糯米等有机材料是建筑城墙十分普遍的工艺技术;检测发现这些建筑灰浆的密度较低,且数值相差较大,在1.2～1.9 g·cm-3之间,应是环境长期侵蚀的结果。同时,也分析了这些砌筑灰浆的其他物化特征,为下一步古城墙本体保护和保护材料的研发,以及传统灰浆全国范围内的比较研究提供了科学依据。     

汉中山河堰二堰和羊头堰灰浆的分析研究

陕西汉中三堰(山河堰、五门堰、杨填堰)在2017年10月被确认成功申报世界灌溉工程遗产并授牌,其中山河堰是汉中地区最早的灌溉工程。20世纪80年代,在水文考古普查时发现,山河堰砌体以木桩砌石为骨架,使用可能加入桐油、糯米浆的黄泥、沙、石灰搅拌而成的三合土作为填充物。为深入探究山河堰灰浆的成分和科学机理,对山河堰的灰浆样品进行了成分分析,并检测了样品的年代信息。该研究在山河堰二堰东堤和羊头堰取样,利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、差热分析、扫描电镜、岩相等科技手段,检测分析样品的组成成分。另外,利用碳-14检测对山河堰二堰灰浆进行断代分析。分析结果表明,山河堰二堰东堤石条粘合物经年轮校正后的年代为公元1150年—1226年(南宋时期),山河堰二堰东堤粘合物和夯土以及羊头堰粘合物的无机成分主要为方解石、石英及少量长石。其中,粘合物中石灰的添加量较高,夯土中石灰的添加量较低。红外分析和热分析结果表明,粘合物和夯土中似乎添加了某种有机物,结合文献资料分析该有机物很有可能为糯米浆。热分析结果显示,800℃以上出现的放热峰为水化硅酸钙的特征峰,推测石灰与水发生反应生成水化硅酸钙。水化硅酸钙能在水中或潮湿的环境中更好地硬化,它是水利工程可以保存数千年的主要原因。电镜检测结果显示,样品中尚未被碳化的消石灰(Ca(OH)2)脱水形成羟钙石晶体。另外,灰浆中加入的有机物和灰浆的缓慢碳化都有助于增强灰浆砌体的自我修复能力和抗风化能力,延长水利工程的使用期限。采用各种科学手段对山河堰灰浆进行科学研究,有助于探明水利工程灰浆材料的组成及其科学机理,为山河堰等水利工程遗产的保护修缮奠定科学基础,并可为现代水利工程材料的改良提升提供有益的启示。     

皖南牌坊传统灰浆的科技研究

采用FTIR,XRD,SEM等技术,对皖南牌坊上的传统灰浆材料配方进行了初步研究。结果表明,牌坊灰浆样品为石灰掺桐油或糯米而形成的有机-无机复合材料。桐油灰浆强度的形成主要源于灰浆中石灰的碳化反应、桐油与氧气的交联反应和Ca2+与—COO-的配位反应以及由此而形成的致密片层状有机-无机复合结构。糯米淀粉对灰浆碳化过程的调控作用而形成的细密的微观结构是糯米灰浆具有良好性能的微观解释。     

传统糯米灰浆碳化过程中Liesegang环的形成机理研究

采用FTIR,XRD,SEM等技术,对传统糯米灰浆碳化过程中出现的Liesegang环现象进行了初步研究。结果表明,使用陈化石灰和糯米浆制备的糯米灰浆在碳化过程中能形成较明显的Liesegang环;陈化石灰-糯米灰浆固化后的极小孔隙,是传统糯米灰浆中Liesegang环形成的本质原因,其形成机理符合延迟成核理论。     

中国X射线光谱分析文献及计量统计评介

中国X射线光谱分析已经历了60年的发展历程,相关技术文献数量已过万.直至2019年才有"基于CNKI的X射线荧光光谱研究文献计量学分析"一文和《中国X射线荧光光谱分析文献索引》一书的发表与出版.以这两篇文献为基础说明中国X射线荧光光谱文献的类型、文献源及检索收集,简介了这两篇文献的成果要点,评介中国X射线荧光光谱文献统...     

中国北方古建油饰彩画中绿色颜料的光谱分析

古建油饰彩画中颜料成分的分析鉴定是古建维修、保护的重要基础工作。文章利用X射线荧光分析、X射线衍射分析、扫描电镜-能谱分析技术,首次系统地分析检测了来自北京、山西、甘肃等中国北方地区的27个古建油饰彩画中的绿色颜料。结果表明,其中15个样品使用了巴黎绿这种含铜、砷的人工合成颜料,其余样品未检测出矿物颜料,显色成分应为人工合成的有机物。在所有分析样品中未检测到古代常用的绿色颜料石绿和氯铜矿的存在。该研究工作开辟了光谱分析技术应用于古建油饰彩画颜料鉴定的新领域,为该类文物分析鉴定、修复材料的选择提供了科学数据。     

不同产地软玉的拉曼光谱分析及在古玉器无损研究中的应用

利用拉曼(Raman)光谱技术分别对中国新疆、青海、江苏、辽宁及韩国、俄罗斯、加拿大、新西兰和澳大利亚的软玉样品进行无损分析研究。首先利用拉曼光谱区分了透闪石型和阳起石型软玉, 并对软玉双链结构中Na+、K+对Ca2+以及Al3+对Si2+的不同置换程度引起低频区域特征峰的漂移进行分析, 同时还研究了表面状态和显微结构对674cm-1附近峰强的影响。最后利用拉曼(Raman)光谱技术结合质子激发X射线荧光(PIXE)和X射线衍射(XRD)对河南安阳殷墟遗址、河南省洛阳地区和浙江良渚遗址出土的9件中国古代玉器进行透闪石型软玉的矿相标定, 证明拉曼光谱在中国古玉器结构测试和材质鉴定中是一种很好的无损分析手段。     

我国X射线光谱现场分析技术研究进展

X射线光谱现场分析技术是在现场工作条件下对待测目标体中元素进行快速定性和定量分析的仪器分析技术,被广泛应用于一些大型分析仪器和化学分析方法所不能直接应用的领域。该文回顾了近二十年来我国X射线光谱现场分析技术的研究进展。从现场原位分析和现场取样分析两个角度,评述了现场X射线光谱仪的研究进展和主要技术特征;探讨了X射线光谱现场分析数据处理的关键技术问题,概括了X射线仪器谱解析方法的创新性和演变规律;介绍了我国现场X射线光谱分析在地质普查、环境污染调查、文物现场鉴定、合金分析中的重要应用;评价了国际上X射线光谱现场分析仪的研究现状和进展。提出了X射线光谱现场分析技术的研究方向,以期在更多的应用领域得到长足发展。     

X射线光谱在文物无损分析中的研究进展

文物遗存是人们认识历史发展的重要依据,通过对它们的相关研究可以了解古人的生存方式、生产技能、人与自然的关系等。X射线光谱（X射线荧光光谱和X射线吸收精细结构谱）作为重要的无损分析方法,可以用来研究物质内部元素组成和特定元素近邻结构等信息,为文物的保护研究和价值认知等提供支撑,目前被广泛应用于各种古代物质遗存的研究工作中。对近些年X射线光谱在不同类型文物研究中的应用情况进行简要的总结和介绍。总的来看,X射线荧光光谱技术在古陶瓷、油画、青铜器的断源断代研究方面发挥了重要作用,而基于X射线荧光光谱的成分数据库建设和X射线吸收精细结构谱在文物研究相关问题的深度介入是应用实践中的难点,也应是未来研究工作中的重要课题。     

北京先农坛建筑彩画颜料的光谱学研究

北京先农坛是明清时期皇家祭祀建筑的重要历史遗迹,是中华民族传统重农思想的传播载体,见证着中华文化源远流长。在自然和人为因素的长期影响下,先农坛建筑彩画出现了烟熏、剥落等多种病害,亟待保护。为了获取先农坛建筑彩画中的物质成分信息以支撑彩画的保护修复工作,应用便携式拉曼光谱仪、便携式X射线荧光(XRF)对先农坛具服殿中三幅具有代表性的建筑彩画进行无损分析,结合显微拉曼光谱、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、 X射线衍射(XRD)等方法对残片的分析,成功获得了绘制彩画所用颜料的主要成分。结果表明,三幅彩画的打底材料均含有碳酸钙,金龙图案表面有金箔留存。此外,在原始彩画中使用了朱砂、铅丹、铅白、氯铜矿和靛蓝等颜料;修复彩画中除上述朱砂、铅丹、铅白外,在金龙图案区域检测到了铅丹和雌黄的混用,且所用蓝色和绿色颜料分别为群青和巴黎绿,这与原始彩画中所使用的颜料不同;在重绘彩画中鉴别出多种近代合成颜料,如钛白、铬黄、苏丹红Ⅰ、酞菁绿、群青、亮红色β-萘酚等。根据颜料的使用情况结合史料记载,确定了三幅彩画的绘制时期分别为1754年、 1860年以及1997年左右。由于缺乏对原始彩画中所用颜料的了解,导致...     

Shedding light onto the spectra of lime: Raman and luminescence bands of CaO,Ca(OH)2 and CaCO3

In microscopy studies of 19^th‐century cement stone, we found free lime in the form of darkened spherical structures, as they were described in the literature already. When trying to determine their phase composition by Raman spectroscopy, we encountered contradictive assignments in literature spectra of the lime phases CaO, Ca(OH)₂ and CaCO₃ and observed strong spectral features that have been ignored or erroneously assigned so far. In this study we present Raman spectra of pure lime phases and of a naturally grown calcite crystal, burnt limestone (quick lime, mainly CaO), aged slaked lime putty (mainly Ca(OH)₂), and carbonated lime putty (mainly CaCO₃). Based on the results, we shed light mainly onto these two questions: (1) Does CaO have a Raman spectrum? (2) Which features in the spectra are luminescence bands that could be (and already have been) misinterpreted as Raman bands? We proof our assignment of luminescence bands in lime phases by using three different laser wavelengths for excitation, and give hypotheses on the origin of the luminescence as well as practical advices on how to identify these misleading features in Raman spectra. This article is mainly addressed to users of Raman spectroscopy in different fields of material analysis who might not be aware of the presence of interfering bands in their spectra. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

石灰对HCl气体净化效率的温度特性

试验研究在典型烟气净化温度200℃下和焚烧炉过热器进口处烟气温度600℃左右石灰吸收剂对HCl气体的净化效率,结果表明在600℃下由于石灰可以分解生成新的反应面,对HCl气体的净化效率在不同烟气组分下都比200℃所对应的效率高,并且在200℃下已经失去反应能力的石灰,加入到600℃环境下仍具有相当的反应能力。对比普通石灰,改性石灰适合用于在高温下、CO2浓度较高的烟气流中用作HCl等酸性气体的吸收剂。     

生石灰粉和飞灰物料团脱硫反应的模型研究

本文采用理论推导得到了生石灰粉和飞灰物料团的脱硫反应模型,并采用此模型比较计算了颗粒团大小、颗粒团空隙率、单个颗粒大小以及生石灰颗粒所占比例f对颗粒团脱硫反应的影响,计算结果合理,说明本文推导得到的生石灰粉和飞灰物料团脱硫反应模型是科学合理的。     

Preparation,Characterization, and Humidity-Control Performance of Organobentonite/Sodium Polyacrylate Mortar

Organobentonite (OBT)/sodium polyacrylate (PAAS) composite material was prepared. The OBT/PAAS humidity-control cement-based mortars were prepared by mixing OBT/PAAS in mortar. Its morphology and structure were characterized by environmental scanning electron microscope (ESEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and the Brunauer-Emmett-Teller (BET) method. The results showed that the morphology and humidity-control capacity of OBT/PAAS mortar are superior to those of the original mortar. The OBT/PAAS mortar had larger pore specific surface area and larger pore volume, corresponding to the most probable pore diameter, than that of mortar. There was no chemical reaction between mortar and OBT/PAAS and there was no new crystal structure generated. The prepared, solidified OBT-PAAS mortar can maintain humidity in a desiccator at 38～62 RH%.     

燃煤流化床加入氧化钙的氮转化机理

实验研究了 ＣａＯ及与 ＣＯ对 Ｎ２Ｏ、 ＮＯ的催化还原作用。结果表明 ＣａＯ／ＣＯ对 Ｎ２Ｏ的作用表现在可以降低Ｎ２Ｏ的初始分解温度和提高Ｎ２Ｏ的转化率５只有在ＣＯ的共同作用下ＣａＯ可以提高ＮＯ的转化率。以此为基础,分析了不同规模的流化床燃烧不同挥发份含量的煤时加入ＣａＯ后影响Ｎ２Ｏ／ＮＯ排放的不同机理。     

The Microstructure of Soda-Lime Silicate Glasses Detected by Electron Microscopy

Transmission electron microscopy and selected area electron diffraction performances were used to characterise the microstructure of a multicomponent soda-lime silicate glass, the composition of which corresponds to the miscibility gap in the SiO₂—Na₂O system. It has been stated that phase separation already exists in as prepared specimens, and the Na₂O-rich phase occurs in the form of nearly spherical droplets. The microstructure of these glasses was modified by high-temperature annealing in air and hydrogen, by irradiation with soft X- and gamma-irradiation and by mechanical stretching. In this way the quantity, size, shape and distribution of these particles was changed. A variety of induced changes affects the structure-sensitive properties of commercial soda lime silicate glasses, which can be potentially useful for new applications.     

贝壳煅烧活性石灰的X-射线衍射实验研究(英文)

本文简述贝壳最新的研究成果和应用前景。通过X-射线衍射试验测定了三种贝壳原料及其煅烧石灰的特征峰,指出了三种贝壳的CaCO3晶体类型。通过对贝壳石灰的特征峰处理,论证了石灰活性与CaO晶面间距的关系。     

Influence of limestone fillers on combustion characteristics of asphalt mortar for pavements

Asphalt materials will be ignited and release significant toxic fumes within tunnel fires. Thus, combustion character- istics of asphalt materials used in road tunnel should be studied in order to limit such an adverse effect. In the present work we study the influence of limestone fillers on combustion characteristics of asphalt mortar by thermogravimetric and kinetic analysis. It is shown that the combustion of asphalt mortar is not just a linear superposition of asphalt and limestone. The limestone will increase the ignition point and the activation energy of the primary volatile release, and will catalyze the char formation from the primary volatile release. Kinetic analysis shows that the primary volatile release stage of asphalt mortar combustion can be explained by a three-dimensional diffusion model, the secondary volatile release and char combustion stage can be explained by a model under the assumption of random nucleation and nuclei growth, whereas the limestone decomposition stage appears to follow the one-dimensional phase boundary model.     

氧化铁促进石灰中温烟气脱硫的机理性研究

本文运用热重分析仪和扫描电镜（ＳＥＭ）对石灰与氧化铁混合物进行了测定，分析了在２００～７００℃的中温范围内氧化铁对石灰脱硫过程的促进作用．研究表明；在石灰中掺入一定比例的氧化铁可以显著捉高钙利用率，而且存在最佳氧化铁配比．其作用机理是氧化铁对石灰脱硫不仅具有一定的催化作用，同时还作为活性中心 改变了脱硫产物的形成规律和气体扩散等特性．