砂岩质文物内部毛细水运移过程微电极响应特征

盐结晶病害是砂岩质文物中最为常见的病害之一,可溶盐溶液在砂岩内部的毛细运移直接影响着文物保存的完整性。为了进一步了解不同因素影响下砂岩质文物内部中毛细水运移特征,以大足石刻砂岩材料为研究对象,自主设计了毛细吸水试验及微电极电阻率测试装置,定量分析孔隙结构、孔隙溶液、干湿循环及相对湿度对毛细运移和电阻率分布特征的影响。结果表明,松散的孔隙结构及较低的相对湿度对毛细运移有促进作用。毛细运移受可溶盐溶液表面张力影响明显,吸水量和运移速率随表面张力增加呈递增趋势。干湿循环作用导致内部孔隙扩张使毛细迁移速率加快,同时呈现出试样饱和度和砂岩电阻率的负相关性。可溶盐的存在极大降低了砂岩的电阻率,通过电阻率的时空分布特征,识别湿润锋的视电阻率范围与试样表层盐结晶劣化区域大致重合,整体趋势沿深度方向呈凹曲面变化。研究结果揭示了砂岩质文物内部毛细水运移规律,可为合理追踪盐害范围提供理论支撑。     

大足石刻宝顶山砂岩毛细水迁移特性影响因素

重庆大足宝顶山大佛湾石刻存在严重的毛细水害及毛细水带来的盐害、生物等衍生病害, 对该世界文化遗产的保护带来了长期负面作用。在对大佛湾进行现场调查的基础上, 将造像摩崖砂岩划分为3套地层: 卧佛上层砂岩、卧佛砂岩及卧佛下层砂岩。采用薄片鉴定、X射线衍射、化学成分测试、扫描电镜、压汞试验、卡斯特瓶法等方法, 分析了宝顶山砂岩的自身特性以及温湿度对毛细不水的影响。研究结果表明: 相对于卧佛上下层砂岩, 卧佛本体砂岩的成熟度最低, 孔隙率与孔隙的分布范围均最大, 为毛细水的迁移提供了相对好的条件; 卧佛本体砂岩毛细吸水能力及上升高度均为最好。同时, 毛细水的上升与环境温湿度、空气流通性密切相关; 在大足石刻的致密砂岩中, 大量的贯通性微小孔隙在毛细水迁移中并不能发挥作用, 卧佛本体砂岩有效孔隙直径应该在1 133.0 nm以上, 极端情况下可能达到760.2 nm。研究结果为准确认识大足石刻毛细水形成与演化提供了可靠的数据, 解释了大足石刻冬季盐害的形成机理, 对大足石刻毛细水治理提供了理论依据。