学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
材料表征技术在砂岩文物风化研究中的应用
作 者: 赵芳琴
导 师: 刘绍军;高峰
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 材料加工工程
关键词: 云冈石窟 砂岩 风化程度 NMR 孔径分布 吸水率
分类号: K854
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 103次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
文物是历史信息的载体及古代文化和文明传承的桥梁,同时也是人类历史发展的见证和不可再生的文化遗产。在自然和人为因素共同作用下,包括云冈石窟在内的一系列重要的室外不可移动石质文物,正遭受着严重的风化破坏,加强对石质文物的保护成为一项迫在眉睫、长期而艰巨的任务。本论文以云冈石窟为例,应用X射线衍射(XRD)、X荧光光谱(XRF)、扫描电子显微镜和能谱(SEM-EDX)、便携式X射线探伤仪、离子色谱仪、Minispec TD-NMR仪等现代材料表征技术,首先对取自云冈石窟的新鲜岩石、自然风化岩石本体取样进行了成分分析,得出硫酸盐是云冈砂岩化学风化的主要原因。此外,探讨了砂岩样品在SO2、CO2等酸性气体与水的结合作用下,岩石成分和结构的变化。分析表明酸性气体与水的结合作用使得长石类分解成稳定的高岭石,形成的可溶盐随水流失从而加剧了石质文物的风化程度。根据上述结论,在实验室模拟老化环境下,进一步对分别取自云冈石窟和重庆大足的新鲜砂岩进行了恒温水浴去离子水干湿交替老化实验(W-WD)和20%芒硝溶液干湿交替老化实验(G-WD)并获得不同老化周期的试样。应用以上材料表征技术,对比研究了经老化后的实验样品,并获得了如下结果:(1)便携X射线探伤仪能够清晰反应材料内部缺陷如裂隙、空鼓等,但易于掩盖一些微裂纹的信息,所以该仪器在石质文物中的扩展运用还需提高设备自身的性能;(2)利用NMR来测试砂岩中H原子的纵向驰豫时间T2,发现T2与孔径大小与存在对应近线性关系,能够直观反应岩石内部的孔径尺寸分布及所占比例,且精度能达到微米级别,并由此推知不同风化程度的砂岩其内部孔径分布趋势,故孔径大小可以作为判断砂岩风化程度的量化指标;(3)随着老化程度的加深,各种阳离子的析出浓度逐渐增大,其中Na+析出流失量最大,增长速率也最快;Mg2+的变化相对稳定;对比实验发现温度对离子的流失影响很大;(4)老化过程中,试样随着风化程度的加深,吸水率和饱和吸水率不断增加,且增长趋势在一定程度上呈现近线性关系。故吸水率和饱和吸水率相结合可以作为砂岩风化程度量化评判的另一个指标。这些结果表明,此次老化实验是可行的。
|
全文目录
摘要 5-7 Abstract 7-12 第1章 绪论 12-21 1.1 课题背景和意义 12-13 1.1.1 课题来源 12 1.1.2 课题背景 12-13 1.1.3 课题意义 13 1.2 石窟文物概况 13-17 1.2.1 石窟寺的重要意义 13-14 1.2.2 石窟文物的材料组成及特点 14-15 1.2.3 云冈石窟简介 15-16 1.2.4 云冈石窟的研究现状 16-17 1.3 材料表征在文物保护中的应用 17-19 1.3.1 材料表征在国内石质文物风化研究的应用 17-18 1.3.2 材料表征在国外石质文物风化研究的应用 18-19 1.3.3 本课题选用的表征方法 19 1.4 研究思路和内容 19-21 第2章 实验部分 21-27 2.1 引言 21 2.2 实验仪器及试剂 21-22 2.3 样品制备 22 2.4 模拟老化实验及参数设定 22-24 2.4.1 去离子水干湿交替老化实验(W-WD) 23 2.4.2 芒硝溶液的干湿交替老化实验(G-WD) 23-24 2.5 材料表征方法 24-27 2.5.1 X 射线衍射(XRD) 25 2.5.2 X 荧光光谱(XRF) 25 2.5.3 扫描电子显微镜和能谱(SEM-EDX) 25 2.5.4 便携式X 射线探伤仪 25-26 2.5.5 离子色谱仪 26 2.5.6 Minispec TD-NMR 仪 26-27 第3章 自然风化砂岩的测试分析 27-40 3.1 引言 27 3.2 样品采集 27-28 3.3 新鲜及风化砂岩的成分测试 28-38 3.3.1 仪器参数 28-29 3.3.2 砂岩成分测试 29-33 3.3.3 其他取样的分析 33-36 3.3.4 分析及结论 36-38 3.4 本章小结 38-40 第4章 老化砂岩的测试分析 40-57 4.1 引言 40 4.2 离子的析出浓度测试 40-47 4.2.1 恒温水浴下W-WD 测试结果 41-42 4.2.2 恒温水浴下G-WD 测试结果 42-44 4.2.3 常温下去离子水老化测试结果 44-46 4.2.4 小结 46-47 4.3 砂岩吸水率、饱和吸水率测试 47-51 4.3.1 测试结果及分析 47-51 4.3.2 小结 51 4.4 砂岩裂隙及微裂纹的测试 51-55 4.4.1 实验目的 51 4.4.2 测试原理及设备 51-53 4.4.3 测试结果 53-55 4.4.4 小结 55 4.5 本章小结 55-57 第5章 砂岩孔径分布的NMR 测试 57-75 5.1 引言 57 5.2 仪器简介及实验原理 57-60 5.3 实验结果 60-74 5.3.1 样品制备及参数设置 60-61 5.3.2 第一周期老化样品G1 测试结果 61-63 5.3.3 第二周期老化试样G2 测试结果 63-65 5.3.4 第三周期老化试样G3 测试结果 65-67 5.3.5 第四周期老化试样G4 测试结果 67-69 5.3.6 由T2 推导孔径尺寸 69-70 5.3.7 结果分析 70-74 5.4 本章小结 74-75 结论 75-77 展望 77-78 参考文献 78-83 致谢 83
|
相似论文
- 利用城市给水厂污泥制砖技术研究,X703
- 环氧树脂/金属基体、环氧树脂/颜填料界面改性研究,TQ630.1
- 北魏平城民间佛教信仰心态研究,B948
- 混凝土中毛细吸水过程的理论及试验研究,TU528
- 维吾尔族MODY家系成员血清代谢组学分析及营养调查研究,R587.1
- 牟定郝家河铜矿区岩石地球化学找矿预测研究,P618.41
- 砂岩含水层富水性预测及水害危险性评价研究,TD745
- 河间东营组油藏注水井深部酸化技术研究,TE357.2
- 利用竹炭制备药用炭的新工艺研究,TQ424.1
- 近水平红砂岩隧道钻爆法施工超欠挖控制技术研究,U455.6
- 胃俞募配穴对功能性消化不良模型大鼠血浆小分子代谢产物及胃泌素的影响,R245
- 黄桥地区二叠系油气藏构造解释与储层预测,P618.13
- 裂隙砂岩渗流场与应力场耦合的试验研究及其工程应用,TU452
- 南海东部低孔渗砂岩储层测井解释方法研究,P618.13
- 高温后粗砂岩力学性质试验研究,TD313
- C/C泡沫预制体气相反应制备C/SiC复合材料的研究,TB332
- LD油田出砂预测及适度防砂完井技术研究,TE358.1
- 王官屯油田砂岩油层油水井解堵技术研究及应用,TE358
- 某些杂环胺的Mannich反应研究,O621.25
- 醚化稻草改性机理的光谱研究,TQ320.1
中图分类: > 历史、地理 > 文物考古 > 考古方法
© 2012 www.xueweilunwen.com
|