引 en
×

分享给微信好友或者朋友圈

使用微信“扫一扫”功能。

实验室模拟硅酸盐质文物除盐控盐的可视化研究

  • 赵静1

    机 构：

    1. 中国科学院上海硅酸盐研究所古陶瓷研究中心,上海 201800

    ×
  • ， 罗宏杰2

    机 构：

    2. 上海大学文化遗产基础研究院,上海 200444

    ×
  • ， 黄晓2

    机 构：

    2. 上海大学文化遗产基础研究院,上海 200444

    ×
  • ， 黄继忠2

    机 构：

    2. 上海大学文化遗产基础研究院,上海 200444

    ×

1. 中国科学院上海硅酸盐研究所古陶瓷研究中心,上海 201800；
2. 上海大学文化遗产基础研究院,上海 200444；

Research on the visualization of desalination and salt control of simulated silicate cultural relics in the laboratory

  • ZHAO Jing1

    Affiliation：

    1. Ancient Ceramics Research Center, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800 , China

    ×
  • ， LUO Hongjie2

    Affiliation：

    2. Institute for the Conservation of Culture Heritage, Shanghai University, Shanghai 200444 , China

    ×
  • ， HUANG Xiao2

    Affiliation：

    2. Institute for the Conservation of Culture Heritage, Shanghai University, Shanghai 200444 , China

    ×
  • ， HUANG Jizhong2

    Affiliation：

    2. Institute for the Conservation of Culture Heritage, Shanghai University, Shanghai 200444 , China

    ×

1. Ancient Ceramics Research Center, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800 , China；
2. Institute for the Conservation of Culture Heritage, Shanghai University, Shanghai 200444 , China；

作者简介:

赵静(1981—),女,中国科学院上海硅酸盐研究所副研究员,主要从事脆弱硅酸盐质文物研究与保护,E-mail:zhaojing@mail.sic.ac.cn

通讯作者:

罗宏杰,E-mail:hongjieluo@shu.edu.cn

中图分类号:K876.3;O631.3

文献标识码:A

文章编号:1005-1538(2022)01-0001-09

DOI:10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20210302044

参考文献 1
RÖRIG-DALGAARD I.Development of a poultice for electrochemical desalination of porous building materials:desalination effect and pH changes[J].Materials and Structures,2013,46(6):959-970.
查找原文
参考文献 2
DEI L,MAURO M,BAGLIONI P.Growth of crystal phases in porous media[J].Langmuir,1999,15(26):8915-8922.
查找原文
参考文献 3
SHAHIDZADEH-BONN N,RAFAÏ S,BONN D,et al.Salt crystallization during evaporation:impact of interfacial properties[J].Langmuir,2008,24(16):8599-8605.
查找原文
参考文献 4
THEOULAKIS P,MOROPOULOU A.Salt crystal growth as weathering mechanism of porous stone on historic masonry[J].Journal of Porous Materials,1999,6(4):345-358.
查找原文
参考文献 5
ESPINOSA-MARZAL R,SCHERER G W.Advances in understanding damage by salt crystallization[J].Accounts of Chemical Research,2010,43(6):897-905.
查找原文
参考文献 6
ESPINOSA-MARZAL R,SCHERER G W.Impact of in-pore salt crystallization on transport properties[J].Environmental Earth Sciences,2013,69(8):2657-2669.
查找原文
参考文献 7
CARDELL C,BENAVENTE D,RODRIGUEZ-GORDILLO J.Weathering of limestone building material by mixed sulfate solutions.Characterization of stone microstructure,reaction products and decay forms[J].Materials Characterization,2008,59(10):1371-1385.
查找原文
参考文献 8
PETKOVIĆ J,HUININK H P,PEL L,et al.Moisture and salt transport in three-layer plaster substrate systems[J].Construction and Building Materials,2010,24(1):118-127.
查找原文
参考文献 9
RODRIGUEZ-NAVARRO C,LINARES-FERNANDEZ L,DOEHNE E,et al.Effects of ferrocyanide ions on NaCl crystallization in porous stone[J].Journal of Crystal Growth,2002,243(3-4):503-516.
查找原文
参考文献 10
VERAN-TISSOIRES S,MARCOUX M,PRAT M.Salt crystallization at the surface of a heterogeneous porous medium[J].Europhysics Letters,2012,98(3):34005-34009.
查找原文
参考文献 11
VÁZQUEZ P,LUQUE A,ALONSO F J.Surface changes on crystalline stones due to salt crystallization[J].Environmental Earth Sciences,2013,69(4):1237-1248.
查找原文
参考文献 12
敦煌研究院保护研究所病害调查组,日本东京国立文化财研究所病害调查组.莫高窟53窟壁画酥碱病害原因的初步研究[J].敦煌研究,1992(3):73-85,129-140.Co-investigation Group of Dunhuang Academy,TNRICP of Japan.A preliminary study of the mural efflorescence in Cave 53[J].Dunhuang Research,1992(3):73-85,129-140.
查找原文
参考文献 13
郭青林.敦煌莫高窟壁画病害水盐来源研究[D].兰州:兰州大学,2009.GUO Qinglin.Study on the source of water and salt of fresco diseases in Dunhuang Mogao Grottoes[D].Lanzhou:Lanzhou University,2009.
查找原文
参考文献 14
于龙龙.敦煌莫高窟壁画病害产生及发展历程研究[D].北京:北京化工大学,2013.YU Longlong.Study on the emergence and development of murals in Dunhuang Mogao Grottoes[D].Beijing:Beijing University of Chemical Technology,2013.
查找原文
参考文献 15
姜啸.壁画地仗盐分毛细输送机制研究[D].兰州:兰州大学,2014.JIANG Xiao.Study on the mechanism of salt capillary transport in murals[D].Lanzhou:Lanzhou University,2014.
查找原文
参考文献 16
胡红岩,陈港泉,钱玲.NaCl盐的结晶形态及在莫高窟壁画疱疹病害中的作用[J].自然杂志,2016,38(1):39-44.HU Hongyan,CHEN Gangquan,QIAN Ling.Crystal morphology of NaCl salt and its role in herpes disease of murals in Mogao Grottoes[J].Chinese Journal of Nature,2016,38(1):39-44.
查找原文
参考文献 17
任建光,黄继忠,孟田华,等.云冈第9、10窟列柱风化程度环境磁学无损评价[J].工程勘察,2019,47(7):73-78.REN Jianguang,HUANG Jizhong,MENG Tianhua,et al.Non-destructive evaluation of weathering degree of columns in No.9 and 10 cave of Yungang Grottoes with environmental magnetic meter[J].Geotechnical Investigation & Surveying,2019,47(7):73-78.
查找原文
参考文献 18
严绍军,方云,刘俊红,等.可溶盐对云冈石窟砂岩劣化试验及模型建立[J].岩土力学,2013,34(12):3410-3416.YAN Shaojun,FANG Yun,LIU Junhong,et al.Deterioration test and model establishment of sandstone in Yungang Grottoes by soluble salt[J].Rock and Soil Mechanics,2013,34(12):3410-3416.
查找原文
参考文献 19
赵静,罗宏杰,王丽琴,等.陕西陇县东南镇汉墓酥粉釉陶文物的研究[J].中国科学:技术科学,2014,44(4):398-406.ZHAO Jing,LUO Hongjie,WANG Liqin.A study on the cultural relics of crisp powder glazed pottery from Han tombs in Southeast Town,Longxian County,Shaanxi Province[J].Scientia Sinica(Technologica),2014,44(4):398-406.
查找原文
参考文献 20
ZHAO J,LUO H J,WANG L Q,et al.Salt efflorescence on gray pottery in Han tomb[C]//LIU Y.2015 International Symposium on Ancient Ceramics—Its Scientific and Technological Insights.Shanghai:Shanghai Scientific and Technological Literature Press,2015:19-21.
查找原文
参考文献 21
赵静,罗宏杰,王丽琴,等.可溶盐NaCl/NaNO3对陶质样品的破坏作用分析[J].自然杂志,2015,37(5):317-324.ZHAO Jing,LUO Hongjie,WANG Liqin,et al.Analysis of destructive effect of soluble salt NaCl/NaNO3 on ceramic samples[J].Chinese Journal of Nature,2015,37(5):317-324.
查找原文
参考文献 22
曾行娇.砂岩类石质文物脱盐材料效果实验室评估研究[D].西安:西北大学,2018.ZENG Xingjiao.Laboratory evaluation of effects of desalination materials for sandstone cultural relics[D].Xi’an:Northwest University,2018.
查找原文
参考文献 23
王思嘉,张秉坚,吴健.室内土遗址气-液相变补水的可行性研究——以杭州萧山跨湖桥遗址博物馆为例[J].文物保护与考古科学,2019,31(3):16-25.WANG Sijia,ZHANG Bingjian,WU Jian.Research on the feasibility of water replenishment by phase transition for indoor earthen sites[J].Sciences of Conservation and Archaeology,2019,31(3):16-25.
查找原文
参考文献 24
马在平,黄继忠,张洪,等.云冈石窟砂岩中碳酸盐胶结物化学风化及相关文物病害研究[J].中国岩溶,2015,24(1):71-76,82.MA Zaiping,HUANG Jizhong,ZHANG Hong,et al.Chemical weathering of carbonate cement in sandstone and the related cultural relic diseases in Yungang Grottoes[J].Carsologica Sinica,2015,24(1):71-76,82.
查找原文
参考文献 25
YAN S J,FANG Y,LIU J H,et al.Deterioration experiment with soluble salt on sandstone of Yungang grottoes and its model creation[J].Rock and Soil Mechanics,2013,34(12):3410-3416.
查找原文
参考文献 26
SAIDOV T A,PEL L,KOPINGA K.Crystallization pressure of sodium sulfate heptahydrate[J].Crystal Growth & Design,2015,15(5):2087-2093.
查找原文
参考文献 27
DÉSARNAUD J,GRAUBY O,BROMBLET P,et al.Growth and dissolution of crystal under load:new experimental results on KCl[J].Crystal Growth & Design,2013,13(3):1067-1074.
查找原文
参考文献 28
DERLUYN H,BOONE M,DESARNAUD J,et al.Quantifying salt crystallization dynamics in sandstone using 4D laboratory X-ray micro-CT[C]//HUGHES J J,HOWIND T.Proceedings of the 13th International Congress on the Deterioration & Conservation of Stone.Paisley:University of the West of Scotland Press,2016:83-90.
查找原文
参考文献 29
PEL L,PISHKARI R,CASTI M.A simplified model for the combined wicking and evaporation of a NaCl solution in limestone[J].Materials and Structures,2018,51(3):66.
查找原文
参考文献 30
姜海洋.五水硫酸铜冷却结晶过程研究[D].天津:天津大学,2007.JIANG Haiyang.Study on the cooling crystallization process of copper sulfate pentahydrate[D].Tianjin:Tianjin University,2007.
查找原文
参考文献 31
ZHAO J,LUO H J,HUANG X.CuSO4 Chromogenic tracing for migration and crystallization of salt solution in porous materials[J].Journal of Crystal Growth,2021,559(4):126040.
查找原文
参考文献 32
李永杰.粒径级配对遗址土物理力学性质及SH加固效果的影响[D].兰州:兰州大学,2020.LI Yongjie.Influence of particle size on physical and mechanical properties of site soil and effect of SH reinforcement[D].Lanzhou:Lanzhou University,2007.
查找原文
参考文献 33
MOLDRUP P,YOSHIKAWA S,OLESEN T,et al.Air permeability in undisturbed volcanic ash soil:predictive model test and soil structure fingerprint[J].Soil Science Society of America Journal,2003,67(1):32-40.
查找原文
参考文献 34
王康.非饱和土壤水流运动及溶质迁移[M].北京:科学出版社,2010.WANG Kang.Unsaturated soil flow movement and solute transport[M].Beijing:Science Press,2010.
查找原文
目录contents

    摘要

    针对目前广泛使用的材料吸附除盐和加湿喷雾控盐等方法对含盐硅酸盐质文物可能造成的损伤,采用扫描电子显微镜、电阻仪和高分辨摄影仪等实时在线记录具有显色性质硫酸铜溶液在吸附除盐和水雾控盐加湿干燥过程中文物内部盐带分布的变化。研究结果表明:吸附材料除盐法和表面喷雾控盐法均会加速样品内部盐离子的扩散迁移,在样品中形成双层或多层盐结晶带;所形成的盐结晶带与样品结构特性、盐溶液在样品中的运移和蒸发速率、加湿-干燥频率等因素有关,其中溶液毛细上升高度和样品透气性越好,以及环境温度和盐溶液浓度越高,加湿-干燥频率越快,样品内部的盐带分布变化越明显。材料吸附除盐和水雾控盐等方法加速了盐溶液在样品内部的扩散,促进多层盐带的形成。这些结果对于目前文物保护所采取的除盐控盐技术手段提出了新的挑战。

    Abstract

    In view of the potential damage caused by desalination and salt control methods widely used for salt-containing silicate cultural relics, a variety of instruments such as scanning electron microscopes, resistance meters and high resolution cameras were used to record changes of the distribution of salt zones in the interior of saline cultural relics with chromogenic copper sulfate solutions. The results indicate that the migration and diffusion rate of salt ions in the samples could be accelerated by desalination and surface-spray salt control methods, forming two or more layers of salt crystals in the interior of the samples. The formation of salt crystal band was related to the structural characteristics of the porous samples, the transport and evaporation rates of salt solutions and the frequency of humidification and drying cycles. The results also indicate that with the increases of capillary rise height and air permeability of the samples, ambient temperatures and salt concentrations and even humidification and drying frequency, the changes of salt band distribution in the porous samples became more obvious. The results provide scientific evidence and visual data support for the potential damages of porous cultural relics induced by desalination or salt control with the humidification technology.

  • 0 引言

  • 由于自然侵蚀、环境变迁等原因,硅酸盐文化遗产的保存现状不容乐观,出现了许多危及文物安全的病害,其中最普遍、最严重的病害当属盐害[1]。对于不可移动硅酸盐类文物,如壁画、石窟、土遗址等,可溶盐离子随水在硅酸盐材料的空隙所形成毛细管力的作用下不断运移、或盐离子由高浓度一侧向低浓度一侧迁徙,当某个区域盐溶液的浓度达到饱和后,盐结晶产生膨胀导致材料孔壁破裂[2-11];世界文化遗产云冈石窟,从开凿至今约有50 000尊石雕文物毁于自然界各种应力,而最常见的是盐在岩石孔隙和空隙中的结晶压力对云冈石窟岩体的破坏[12-13];世界文化遗产莫高窟,在短短数十年时间内,一些壁画已经变得漫漶不清[14],确认可溶盐的反复溶解膨胀-结晶收缩及可溶盐的向外运移是导致颜料剥落,地仗疏松、掉块或逐渐散落的主要原因[15-18]。对于可移动硅酸盐陶质文物,长期的地下埋藏过程使可溶性盐随地下水进入到文物中,当文物被发掘且曝露在大气中,在温度、湿度、风力等环境因素频繁交替的作用下,文物中盐结晶以及吸湿溶解的交替变化,导致盐周边脆弱粒子的解体而致使文物酥碱、层状剥落甚至坍塌[19-21]。

  • 针对这些正在遭受破坏的含盐硅酸盐质文物,不同的加湿方法例如材料吸附除盐法[22]、表面喷雾控盐法[23]等去除或控制文物可溶盐的技术目前广泛使用。材料吸附法主要是利用贴附在文物表面的含水材料的毛细作用,将可溶盐从文物内部转移到表面并结晶以此去除文物所含有的可溶盐的方法;表面雾化加湿主要用于调控文物中水盐的迁徙方向、阻止可溶盐在文物外表层结晶等行为。这些方法可以有效地降低文物表面的可溶盐含量,但是在处理过程中所产生的干湿循环对文物内部所造成的影响目前未有研究报道。

  • 由于硅酸盐质文物含有的可溶盐以氯化钠、硫酸钠较多[24-29],这些盐在文物内部的变化很难通过现有的技术手段直观地展示。考虑具有显色性质的硫酸铜溶液,结晶态CuSO4属正交晶系,CuSO4·5H2O属于三斜晶系,其四个水分子和铜离子间以配合键连结,另外一个水分子以氢健和硫酸根中的一个氧原子连结,其晶胞体积、表面张力,以及结晶方式等与文物中广泛存在的硫酸钠盐相接近[30],所以采用显色的硫酸铜溶液能够更加形象地揭示含有结晶水盐溶液在多孔样品中的变化规律[31]。

  • 由于无水硫酸铜晶体为白色,含有结晶水的五水硫酸铜晶体和加入水的不饱和硫酸铜溶液均为蓝色,但是两者的硬度有所区别,其中含结晶水的五水硫酸铜晶体硬度为2.5,所以通过颜色和硬度或显微形貌的对比,能够非常明显地监测到盐溶液在多孔文物中的运移和变化过程,也能够清晰地检测出除盐控盐技术在文物内部的变化以及所造成的影响。

  • 1 材料和方法

  • 1.1 实验材料

  • 无水硫酸铜晶体(AR,纯度99.0%,上海阿拉丁生化科技股份有限公司),平均粒径为0.5mm和1.5mm的SiO2样品[32](AR,上海阿拉丁生化科技股份有限公司),吸水率为675%的椰壳吸附材料,聚丙烯树脂材料(医用无纺布,透气疏水),透明有机玻璃盒。

  • 1.2 实验方法

  • 1.2.1 不同含盐状态模拟样品的制备

  • 考虑自然环境中盐溶液与文物基体的关系,模拟通过毛细作用盐溶液可以上升至样品表面和盐溶液无法上升至样品表面两个状态下盐溶液在多孔样品中的运移和结晶等变化过程,确定文物中盐的分布状态。具体见图1所示,在体积约5mL、质量分数5.0%CuSO4溶液中放置粒径为1.5mm、形成孔隙率约25%的SiO2样品,A1和B2分别为盐溶液可以上升至样品表面后的结晶状态,B3和B4分别为盐溶液无法上升至表面而在样品内部的结晶状态。

  • 1.2.2 含盐样品的加湿除盐和水雾控盐

  • 选取吸水率为675%的椰壳吸附材料,吸收含量约占样品质量1%的去离子水后,贴敷于A1样品表面,为了增加吸附材料与样品表面的贴敷面积,在椰壳吸附材料与样品表面添加可塑性更高的吸水纸,采用高分辨率摄像机观察材料加湿除盐过程中样品所发生的变化。

  • 图1 样品不同盐的结晶状态

  • Fig.1 Different salt crystallization states of the samples

  • 将制备好的B2表面盐结晶样品和B3内部盐结晶样品分别采用表面喷雾-干燥的方法进行处理,同样采用高分辨率摄像机观察样品所发生的变化。

  • 为了确定采用吸附材料和喷雾加湿干燥对含盐样品的盐带变化的影响因素,试验进一步观察在环境40℃和80℃条件下、浓度为5.0%和10.0%CuSO4盐溶液分别在平均粒径0.5mm和1.5mm的SiO2样品中的变化。为了减免盐溶液在样品内部迁移状况的不可控因素,选用测试的样品厚度仅为2mm,对比盐溶液浓度和毛细迁移速率、溶液蒸发速率等对样品中盐结晶带的影响,同时观察含盐样品B4在加湿-干燥不同循环次数后的盐带分布状态。

  • 1.3 测试条件

  • 1.3.1 电阻测试

  • 采用Keysight 344465A电阻率测试仪(是德科技(中国)有限公司)测试不同区域位置样品的电阻值变化。分辨率为22bits,数字动态控制基本精度30。

  • 1.3.2 形貌测试

  • 采用美国FEI电镜VersaTM3D双束环境扫描电子显微镜(ESEM),检测分析不同盐结晶体状态下的显微形貌,ESEM借助多级压差光阑技术,在确保电子枪室处于高真空的同时,以水蒸气或者氮气为媒介,使样品室处于相对低的真空,通过半导体降温的方式,降低样品台温度,减缓含水样品的水分散失;同时,利用气体二次电子探头技术,减少气体二次电子对样品二次电子的干扰,并减弱样品荷电的产生,使得含水样品得以直接观察。

  • 采用录像机(索尼FDR-AX45)实时在线记录材料除盐和水雾控盐过程中含盐样品发生的形貌变化。

  • 1.3.3 透气率测试

  • 根据德国工业标准DIN52615,使水蒸气从湿度大的一端通过模拟SiO2样品自然流向湿度小的一端,计算出一定时间内水蒸气的透过量,然后根据公式进行计算:

  • μ=(p×δL)/[M/(t×S×d)]
    (1)

  • 式中,t为时间(h);M为水蒸气扩散量(kg);S为面积(m2);p为测试温度下的水蒸气压力(Pa);d为样品厚度(mm);δL为空气中的水蒸气常数=7.02×10-7(kg/m·h·Pa),抗水蒸气扩散系数μ值越大,抗水蒸气的扩散能力越强,样品透气性越差。具体实验方法如下:将具有透气疏水性能的聚丙烯树脂材料密封于承载水的玻璃器皿内,然后将相同质量不同粒径的模拟SiO2样品分别放于聚丙烯树脂材料上面,放置样品于80℃烘箱内,观察不同时间的质量变化,即水蒸气的透过量,根据公式(1)计算抗水蒸气扩散系数μ值。

  • 2 结果与讨论

  • 2.1 不同结晶状态模拟样品的显微形貌

  • 当盐溶液通过多孔SiO2毛细作用可以上升至样品表面时,图1a和图1b中A1和B2样品盐结晶体聚集堆积在最表面位置。随着结晶时间的延长,结晶含量逐渐增加,具体A1样品的显微形貌见图2所示;而当盐溶液通过多孔SiO2毛细作用无法上升至样品表面时,盐结晶体形成的结晶带聚集堆积在样品内部(图1c和图1d),样品底部有明显的盐溶液,内部形成蓝色盐结晶带的显微形貌见图3。

  • 图2 干燥盐结晶带样品A1的SEM-EDX

  • Fig.2 SEM-EDX results of salt crystal band without water (Sample A1)

  • 图3 含水盐结晶带样品A1的SEM照片

  • Fig.3 SEM image of salt crystal band with water (Sample A1)

  • 2.2 不同加湿技术对含盐模拟样品的作用

  • 2.2.1 吸附材料加湿除盐法对含盐模拟样品的作用

  • 为了确定吸附材料对表层可溶盐的作用,在A1样品表面盐结晶区域两侧采用电阻率测试仪测试在吸附材料加湿过程中的电阻变化,结合图4样品表面盐的变化可以看出:吸附约10min后表面盐带的颜色逐渐变淡(图4a)。推测部分盐晶体在吸附材料中水的作用下溶解并产生吸附,随着吸附时间的延长,盐带的颜色不断变淡,该区域的电阻值不断降低(图5),盐结晶体不断溶解在样品中并进行扩散;随着吸附材料表面的颜色加深(图4b),样品表层盐逐渐吸附在材料中,该区域样品的电阻值也不断升高。将吸附5h后的表面材料去除,110℃干燥后称量0.66g的吸附材料中吸附的可溶盐晶体质量为0.38g,吸附盐的含量占吸附材料质量的57.57%。

  • 为了模拟样品在加湿干燥后所发生的变化,待表层盐带的盐去除后,将样品放置于80℃烘箱内烘干12h。图6a为干燥后样品的盐结晶带分布状态。虽然表层的盐晶体被吸附材料所吸附,但由于底部盐溶液的供给,盐溶液在毛细作用下不断上升,当溶液中水的蒸发速率高于迁移速率,并达到盐溶液的饱和状态时,结晶盐水聚集带在样品内部析出,在距离表面约50mm处出现明显的盐结晶带。

  • 图4 材料吸附法中A1样品盐变化过程

  • Fig.4 Salt change process of Sample A1in the material adsorption method

  • 图5 样品表面盐结晶区域在吸附材料加湿过程中的电阻变化

  • Fig.5 Resistance change of the salt crystalline region on the sample surface during the humidification process of the adsorption material

  • 再次在样品表面贴敷吸附材料。图6b在吸附510min后样品内部盐带的部分结晶盐溶解,盐溶液在样品内部不断扩散,表现在图6b中可见盐带的宽度增加,样品中盐的分布进一步加大。对二次吸附后的样品进行干燥,图6c中出现双层盐结晶带,推测所形成的新的盐结晶带与部分溶解的盐溶液不断向样品内部扩散、运移所导致,当盐溶液运移至距离表面约20mm处时,盐溶液的蒸发速率远远高于内部水的迁移速率,新的盐结晶不断产生而堆积。

  • 在采用吸附材料对模拟样品进行加湿-干燥循环处理的过程中发现:盐结晶带的产生与盐溶液的运移和蒸发速率等因素密切相关,当初次采用吸附材料对样品的盐未能处理完全时,后期加湿-干燥循环的次数越多,样品内部盐结晶带发生的变化越复杂。

  • 图6 干燥并二次吸附加湿处理的样品

  • Fig.6 Sample after drying and secondary absorption and humidification treatment

  • 2.2.2 水雾控盐法对含盐模拟样品的作用

  • 图7a为表面喷雾加湿处理后的B2样品表面,部分盐晶体溶解。由于底部溶液不断通过毛细作用向上迁移,随着图7b干燥12h样品逐渐出现双层结晶带,由于外界环境与样品内部的差异,干燥时样品内部的结晶盐水聚集带的水分逐渐蒸发,蒸发区形成水汽以气态扩散运动的形式穿过样品干燥区域进入大气,盐溶液因失水而逐渐达到饱和,内部形成清晰的盐结晶带,下层结晶带的面积逐渐增加。在图7c二次喷雾后双层结晶带部分溶解、盐离子扩散,随着加湿-干燥循环频率的增加,样品内部的盐离子扩散分布广泛,形成的盐结晶带也趋向分散,宽度增加(图7d)。

  • 观察表面循环喷雾-干燥在B3样品中的变化,图8a中喷雾干燥后样品内部出现双层盐结晶带,随着喷雾加湿后双层结晶带部分溶解、盐离子扩散,以及样品底部盐溶液的毛细迁移,盐结晶带在样品中不断变化(图8c)。

  • 图7 表面循环喷雾-干燥在B2样品中的变化

  • Fig.7 Changes of surface spray-drying cycles in Sample B2

  • 图8 表面循环喷雾-干燥在B3样品的变化

  • Fig.8 Surface spray-drying cycle changes in Sample B3

  • 2.3 影响模拟样品盐带变化的因素

  • 2.3.1 模拟样品结构特性

  • 测试0.5mm和1.5mm不同粒径模拟SiO2样品颗粒的比表面积分别为0.180m2/g和0.125m2/g。与溶液盐带水分蒸发状况有关的模拟样品特性中,透气性是一个重要的因素指标[33]。测试不同样品的抗水蒸气扩散系数,图9中选取空白载体聚丙烯树脂材料的抗水蒸气扩散系数最小,承载材料透气性良好;加入不同粒径模拟SiO2样品后透气性降低,其中粒径0.5mm的材料的透气性相对较差,而粒径为1.5mm样品的水蒸气的透过性相对较好。当透气性良好时,样品中的结晶水盐聚集带在水分的蒸发过程中容易形成盐结晶带。而当透气性较差时,样品中的盐很难失水结晶、将以溶液或结晶水盐聚集态的形成稳定存在于内部。

  • 图9 不同粒径SiO2样品的抗水蒸气扩散系数

  • Fig.9 Coefficients for resistance against water vapor diffusion in SiO2 samples with different particle sizes

  • 2.3.2 盐溶液的迁移速率

  • 考虑盐溶液在粒径1.5mm模拟SiO2样品的毛细上升高度较大,所形成的结晶盐水聚集带也非常明显。为了对比不同浓度和环境温度差异对盐溶液迁移造成的影响,实验进一步选择在粒径1.5mm样品中,分别加入5.0%CuSO4盐溶液和10.0%CuSO4盐溶液,放置于40℃烘箱和80℃烘箱内,样品编号分别为F1、F2、E1和E2,观察并计算盐溶液在样品中的毛细上升迁移速率,如图10所示。80℃盐溶液样品在前10h的毛细上升高度和毛细迁移率较大,浓度为5.0%的样品毛细上升高度为92mm,迁移率为3.30mm/h;10.0%盐溶液样品的毛细上升高度为87mm,毛细迁移速率为2.46mm/h,低浓度盐溶液样品的毛细上升高度较高,迁移速率较快。放置10h后,样品中形成明显的结晶卤水聚集带(图11);随着结晶卤水聚集带中水分的不断蒸发,该带逐渐变为盐结晶带,毛细溶液上升停止。同时,在40℃相同环境条件下,含盐质量分数为5.0%的模拟样品的毛细管迁移高度可达148mm,迁移率为2.98mm/h;含盐浓度为10.0%的模拟样品的毛细管迁移高度为125mm,迁移率为2.28mm/h。

  • 图10 不同温度和浓度下盐溶液的毛细管上升速率

  • Fig.10 Capillary rising rates of salt solutions at different temperatures and concentrations

  • 通过对同一样品不同温度、不同浓度的盐溶液进行对比,发现环境温度越高,盐溶液毛细上升速度越快,结晶卤水聚集带形成越快,如图11d所示。随着结晶卤水聚集带中水分的蒸发,该带转化为盐结晶带。此外,当环境温度和溶液浓度较低时,盐溶液的毛细上升高度越高,如图11a所示。这是因为毛细水在样品中有足够的上升时间,水离子的连续迁移可以将盐离子带到更高的高度。

  • 图11 放置80h后样品的表面状态

  • Fig.11 Surface state of the sample after being placed for 80h

  • 2.3.3 盐溶液的蒸发速率

  • 通过比较40℃和80℃条件下不同浓度盐溶液的SiO2样品的质量变化,从图12可以看出:80℃时盐溶液浓度分别为5.0%和10.0%的样品质量变化与时间呈线性关系。同时,样品质量分别在55h和75h保持恒定。样品E1和E2的蒸发拟合曲线方程分别为y=0.000 1x+2E-6和y=0.000 1x+0.000 2,相关系数R2分别为0.981 1和0.962 3。盐溶液浓度越高,质量不变时,变化速率越快。

  • 在40℃条件下,盐溶液浓度分别为5.0%和10.0%的样品质量变化相对缓慢。线性拟合曲线方程为y=4E-6x-3E-5和y=7E-5x-0.000 4,相关系数R2分别为0.948 0和0.984 6。放置约192h后,在盐浓度为5.0%和10.0%的样品中形成结晶卤水聚集带,样品内部分布多个盐结晶层(图13)。

  • 图12 不同样品的蒸发率曲线

  • Fig.12 Evaporation rate curves of different samples

  • 图13 放置192h后样品的表面状态

  • Fig.13 Surface state of the sample after being placed for 192h

  • 结果表明,环境温度越高,盐溶液浓度越高,样品中盐溶液的蒸发速率越高。温度越低,盐溶液的迁移高度越高,样品内部存在分散性盐结晶体。

  • 2.3.4 加湿-干燥的循环频率

  • 为了清晰地展示加湿-干燥的不同循环频率对硅酸盐质样品造成的影响,选用含盐样品B4进行对比发现,图14中样品加湿干燥过程中,盐溶液毛细上升速率和水分蒸发速率较快,使得样品内部很快形成盐结晶带,所形成的盐结晶带又在进一步的加湿过程中盐离子溶解,在水动力弥散作用下导致盐溶液的进一步扩散和迁移。加湿-干燥的循环频率越大,样品内部所形成的盐带分布越广泛。

  • 推测原因主要是在盐水溶液的运移过程中,包括机械弥散和分子扩散的水动力弥散作用[34]在盐溶液的迁移和结晶盐水聚集带的形成程中发挥着重要作用。衡量溶质质点通过孔隙实际运移,与发生在孔隙中的各种物理和化学现象宏观反映的是水动力弥散作用,造成水动力弥散的原因包括溶液流动、多孔介质复杂微观结构、分子扩散、溶液性质(密度、黏滞度)等对运移的影响,其主要作用是对流、机械弥散和分子扩散这几种物质运移过程同时作用的结果。其中机械弥散是由于溶液的流动和在其中发生流动的孔隙系统的存在而产生的一种溶质迁移现象,它使得溶质逐渐散布到越来越大的流动区域;而分子扩散是由于溶液中浓度梯度的存在而引起的一种物质运移现象,浓度梯度使高浓度的物质向低浓度处运移,以达到浓度的均匀,在图14中表现为盐结晶体的扩散。

  • 图14 B4样品的变化过程

  • Fig.14 Change process of Sample B4

  • 3 结论

  • 针对含盐硅酸盐质文物目前广泛使用的材料吸附除盐和水雾控盐技术对文物内部造成影响难以监测的难题,本研究选用与文物本体含盐硫酸钠性质相似的显色硫酸铜溶液,通过除盐控盐过程的电阻、形貌、透气性等测试,研究显色盐溶液在模拟样品中的分布变化规律,结果表明:

  • 1)采用吸附材料和表面喷雾加湿干燥的过程中,导致含盐文物内部盐带分布的变化,主要表现在随着溶液毛细迁移速率和水分蒸发速率的不同,盐溶液结晶带的位置不断向样品内部迁移,其中环境温度和盐溶液浓度越高,盐带分布的变化越大。

  • 2)所形成的盐结晶带与样品结构特性、盐溶液在样品中的运移和蒸发速率、加湿-干燥频率等因素有关,其中溶液毛细上升高度和样品透气性越好,以及环境温度和盐溶液浓度越高、加湿-干燥频率越快,样品内部的盐带分布变化越明显。

  • 通过显色盐溶液在多孔SiO2样品中结晶盐带的变化,直观地展示了目前除盐控盐常规使用的吸附材料除盐干燥过程、表面喷雾控盐加湿干燥过程对样品内部造成的影响和变化。研究结果对于目前文物保护所采取的除盐控盐技术手段提供新的方式。

  • 参考文献

    • [1] RÖRIG-DALGAARD I.Development of a poultice for electrochemical desalination of porous building materials:desalination effect and pH changes[J].Materials and Structures,2013,46(6):959-970.

    • [2] DEI L,MAURO M,BAGLIONI P.Growth of crystal phases in porous media[J].Langmuir,1999,15(26):8915-8922.

    • [3] SHAHIDZADEH-BONN N,RAFAÏ S,BONN D,et al.Salt crystallization during evaporation:impact of interfacial properties[J].Langmuir,2008,24(16):8599-8605.

    • [4] THEOULAKIS P,MOROPOULOU A.Salt crystal growth as weathering mechanism of porous stone on historic masonry[J].Journal of Porous Materials,1999,6(4):345-358.

    • [5] ESPINOSA-MARZAL R,SCHERER G W.Advances in understanding damage by salt crystallization[J].Accounts of Chemical Research,2010,43(6):897-905.

    • [6] ESPINOSA-MARZAL R,SCHERER G W.Impact of in-pore salt crystallization on transport properties[J].Environmental Earth Sciences,2013,69(8):2657-2669.

    • [7] CARDELL C,BENAVENTE D,RODRIGUEZ-GORDILLO J.Weathering of limestone building material by mixed sulfate solutions.Characterization of stone microstructure,reaction products and decay forms[J].Materials Characterization,2008,59(10):1371-1385.

    • [8] PETKOVIĆ J,HUININK H P,PEL L,et al.Moisture and salt transport in three-layer plaster substrate systems[J].Construction and Building Materials,2010,24(1):118-127.

    • [9] RODRIGUEZ-NAVARRO C,LINARES-FERNANDEZ L,DOEHNE E,et al.Effects of ferrocyanide ions on NaCl crystallization in porous stone[J].Journal of Crystal Growth,2002,243(3-4):503-516.

    • [10] VERAN-TISSOIRES S,MARCOUX M,PRAT M.Salt crystallization at the surface of a heterogeneous porous medium[J].Europhysics Letters,2012,98(3):34005-34009.

    • [11] VÁZQUEZ P,LUQUE A,ALONSO F J.Surface changes on crystalline stones due to salt crystallization[J].Environmental Earth Sciences,2013,69(4):1237-1248.

    • [12] 敦煌研究院保护研究所病害调查组,日本东京国立文化财研究所病害调查组.莫高窟53窟壁画酥碱病害原因的初步研究[J].敦煌研究,1992(3):73-85,129-140.Co-investigation Group of Dunhuang Academy,TNRICP of Japan.A preliminary study of the mural efflorescence in Cave 53[J].Dunhuang Research,1992(3):73-85,129-140.

    • [13] 郭青林.敦煌莫高窟壁画病害水盐来源研究[D].兰州:兰州大学,2009.GUO Qinglin.Study on the source of water and salt of fresco diseases in Dunhuang Mogao Grottoes[D].Lanzhou:Lanzhou University,2009.

    • [14] 于龙龙.敦煌莫高窟壁画病害产生及发展历程研究[D].北京:北京化工大学,2013.YU Longlong.Study on the emergence and development of murals in Dunhuang Mogao Grottoes[D].Beijing:Beijing University of Chemical Technology,2013.

    • [15] 姜啸.壁画地仗盐分毛细输送机制研究[D].兰州:兰州大学,2014.JIANG Xiao.Study on the mechanism of salt capillary transport in murals[D].Lanzhou:Lanzhou University,2014.

    • [16] 胡红岩,陈港泉,钱玲.NaCl盐的结晶形态及在莫高窟壁画疱疹病害中的作用[J].自然杂志,2016,38(1):39-44.HU Hongyan,CHEN Gangquan,QIAN Ling.Crystal morphology of NaCl salt and its role in herpes disease of murals in Mogao Grottoes[J].Chinese Journal of Nature,2016,38(1):39-44.

    • [17] 任建光,黄继忠,孟田华,等.云冈第9、10窟列柱风化程度环境磁学无损评价[J].工程勘察,2019,47(7):73-78.REN Jianguang,HUANG Jizhong,MENG Tianhua,et al.Non-destructive evaluation of weathering degree of columns in No.9 and 10 cave of Yungang Grottoes with environmental magnetic meter[J].Geotechnical Investigation & Surveying,2019,47(7):73-78.

    • [18] 严绍军,方云,刘俊红,等.可溶盐对云冈石窟砂岩劣化试验及模型建立[J].岩土力学,2013,34(12):3410-3416.YAN Shaojun,FANG Yun,LIU Junhong,et al.Deterioration test and model establishment of sandstone in Yungang Grottoes by soluble salt[J].Rock and Soil Mechanics,2013,34(12):3410-3416.

    • [19] 赵静,罗宏杰,王丽琴,等.陕西陇县东南镇汉墓酥粉釉陶文物的研究[J].中国科学:技术科学,2014,44(4):398-406.ZHAO Jing,LUO Hongjie,WANG Liqin.A study on the cultural relics of crisp powder glazed pottery from Han tombs in Southeast Town,Longxian County,Shaanxi Province[J].Scientia Sinica(Technologica),2014,44(4):398-406.

    • [20] ZHAO J,LUO H J,WANG L Q,et al.Salt efflorescence on gray pottery in Han tomb[C]//LIU Y.2015 International Symposium on Ancient Ceramics—Its Scientific and Technological Insights.Shanghai:Shanghai Scientific and Technological Literature Press,2015:19-21.

    • [21] 赵静,罗宏杰,王丽琴,等.可溶盐NaCl/NaNO3对陶质样品的破坏作用分析[J].自然杂志,2015,37(5):317-324.ZHAO Jing,LUO Hongjie,WANG Liqin,et al.Analysis of destructive effect of soluble salt NaCl/NaNO3 on ceramic samples[J].Chinese Journal of Nature,2015,37(5):317-324.

    • [22] 曾行娇.砂岩类石质文物脱盐材料效果实验室评估研究[D].西安:西北大学,2018.ZENG Xingjiao.Laboratory evaluation of effects of desalination materials for sandstone cultural relics[D].Xi’an:Northwest University,2018.

    • [23] 王思嘉,张秉坚,吴健.室内土遗址气-液相变补水的可行性研究——以杭州萧山跨湖桥遗址博物馆为例[J].文物保护与考古科学,2019,31(3):16-25.WANG Sijia,ZHANG Bingjian,WU Jian.Research on the feasibility of water replenishment by phase transition for indoor earthen sites[J].Sciences of Conservation and Archaeology,2019,31(3):16-25.

    • [24] 马在平,黄继忠,张洪,等.云冈石窟砂岩中碳酸盐胶结物化学风化及相关文物病害研究[J].中国岩溶,2015,24(1):71-76,82.MA Zaiping,HUANG Jizhong,ZHANG Hong,et al.Chemical weathering of carbonate cement in sandstone and the related cultural relic diseases in Yungang Grottoes[J].Carsologica Sinica,2015,24(1):71-76,82.

    • [25] YAN S J,FANG Y,LIU J H,et al.Deterioration experiment with soluble salt on sandstone of Yungang grottoes and its model creation[J].Rock and Soil Mechanics,2013,34(12):3410-3416.

    • [26] SAIDOV T A,PEL L,KOPINGA K.Crystallization pressure of sodium sulfate heptahydrate[J].Crystal Growth & Design,2015,15(5):2087-2093.

    • [27] DÉSARNAUD J,GRAUBY O,BROMBLET P,et al.Growth and dissolution of crystal under load:new experimental results on KCl[J].Crystal Growth & Design,2013,13(3):1067-1074.

    • [28] DERLUYN H,BOONE M,DESARNAUD J,et al.Quantifying salt crystallization dynamics in sandstone using 4D laboratory X-ray micro-CT[C]//HUGHES J J,HOWIND T.Proceedings of the 13th International Congress on the Deterioration & Conservation of Stone.Paisley:University of the West of Scotland Press,2016:83-90.

    • [29] PEL L,PISHKARI R,CASTI M.A simplified model for the combined wicking and evaporation of a NaCl solution in limestone[J].Materials and Structures,2018,51(3):66.

    • [30] 姜海洋.五水硫酸铜冷却结晶过程研究[D].天津:天津大学,2007.JIANG Haiyang.Study on the cooling crystallization process of copper sulfate pentahydrate[D].Tianjin:Tianjin University,2007.

    • [31] ZHAO J,LUO H J,HUANG X.CuSO4 Chromogenic tracing for migration and crystallization of salt solution in porous materials[J].Journal of Crystal Growth,2021,559(4):126040.

    • [32] 李永杰.粒径级配对遗址土物理力学性质及SH加固效果的影响[D].兰州:兰州大学,2020.LI Yongjie.Influence of particle size on physical and mechanical properties of site soil and effect of SH reinforcement[D].Lanzhou:Lanzhou University,2007.

    • [33] MOLDRUP P,YOSHIKAWA S,OLESEN T,et al.Air permeability in undisturbed volcanic ash soil:predictive model test and soil structure fingerprint[J].Soil Science Society of America Journal,2003,67(1):32-40.

    • [34] 王康.非饱和土壤水流运动及溶质迁移[M].北京:科学出版社,2010.WANG Kang.Unsaturated soil flow movement and solute transport[M].Beijing:Science Press,2010.

  • 基本信息

    中图分类号: K876.3;O631.3
    文献标识码: A
    DOI: 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20210302044
    文章编号: 1005-1538(2022)01-0001-09

    基金信息

    国家自然科学基金重点项目资助(51732008)；
    上海市自然科学基金面上项目资助(20ZR1422800)；

    引用信息

    稿件历史

    收稿日期: 2021-03-23

  • 参考文献

    • [1] RÖRIG-DALGAARD I.Development of a poultice for electrochemical desalination of porous building materials:desalination effect and pH changes[J].Materials and Structures,2013,46(6):959-970.

    • [2] DEI L,MAURO M,BAGLIONI P.Growth of crystal phases in porous media[J].Langmuir,1999,15(26):8915-8922.

    • [3] SHAHIDZADEH-BONN N,RAFAÏ S,BONN D,et al.Salt crystallization during evaporation:impact of interfacial properties[J].Langmuir,2008,24(16):8599-8605.

    • [4] THEOULAKIS P,MOROPOULOU A.Salt crystal growth as weathering mechanism of porous stone on historic masonry[J].Journal of Porous Materials,1999,6(4):345-358.

    • [5] ESPINOSA-MARZAL R,SCHERER G W.Advances in understanding damage by salt crystallization[J].Accounts of Chemical Research,2010,43(6):897-905.

    • [6] ESPINOSA-MARZAL R,SCHERER G W.Impact of in-pore salt crystallization on transport properties[J].Environmental Earth Sciences,2013,69(8):2657-2669.

    • [7] CARDELL C,BENAVENTE D,RODRIGUEZ-GORDILLO J.Weathering of limestone building material by mixed sulfate solutions.Characterization of stone microstructure,reaction products and decay forms[J].Materials Characterization,2008,59(10):1371-1385.

    • [8] PETKOVIĆ J,HUININK H P,PEL L,et al.Moisture and salt transport in three-layer plaster substrate systems[J].Construction and Building Materials,2010,24(1):118-127.

    • [9] RODRIGUEZ-NAVARRO C,LINARES-FERNANDEZ L,DOEHNE E,et al.Effects of ferrocyanide ions on NaCl crystallization in porous stone[J].Journal of Crystal Growth,2002,243(3-4):503-516.

    • [10] VERAN-TISSOIRES S,MARCOUX M,PRAT M.Salt crystallization at the surface of a heterogeneous porous medium[J].Europhysics Letters,2012,98(3):34005-34009.

    • [11] VÁZQUEZ P,LUQUE A,ALONSO F J.Surface changes on crystalline stones due to salt crystallization[J].Environmental Earth Sciences,2013,69(4):1237-1248.

    • [12] 敦煌研究院保护研究所病害调查组,日本东京国立文化财研究所病害调查组.莫高窟53窟壁画酥碱病害原因的初步研究[J].敦煌研究,1992(3):73-85,129-140.Co-investigation Group of Dunhuang Academy,TNRICP of Japan.A preliminary study of the mural efflorescence in Cave 53[J].Dunhuang Research,1992(3):73-85,129-140.

    • [13] 郭青林.敦煌莫高窟壁画病害水盐来源研究[D].兰州:兰州大学,2009.GUO Qinglin.Study on the source of water and salt of fresco diseases in Dunhuang Mogao Grottoes[D].Lanzhou:Lanzhou University,2009.

    • [14] 于龙龙.敦煌莫高窟壁画病害产生及发展历程研究[D].北京:北京化工大学,2013.YU Longlong.Study on the emergence and development of murals in Dunhuang Mogao Grottoes[D].Beijing:Beijing University of Chemical Technology,2013.

    • [15] 姜啸.壁画地仗盐分毛细输送机制研究[D].兰州:兰州大学,2014.JIANG Xiao.Study on the mechanism of salt capillary transport in murals[D].Lanzhou:Lanzhou University,2014.

    • [16] 胡红岩,陈港泉,钱玲.NaCl盐的结晶形态及在莫高窟壁画疱疹病害中的作用[J].自然杂志,2016,38(1):39-44.HU Hongyan,CHEN Gangquan,QIAN Ling.Crystal morphology of NaCl salt and its role in herpes disease of murals in Mogao Grottoes[J].Chinese Journal of Nature,2016,38(1):39-44.

    • [17] 任建光,黄继忠,孟田华,等.云冈第9、10窟列柱风化程度环境磁学无损评价[J].工程勘察,2019,47(7):73-78.REN Jianguang,HUANG Jizhong,MENG Tianhua,et al.Non-destructive evaluation of weathering degree of columns in No.9 and 10 cave of Yungang Grottoes with environmental magnetic meter[J].Geotechnical Investigation & Surveying,2019,47(7):73-78.

    • [18] 严绍军,方云,刘俊红,等.可溶盐对云冈石窟砂岩劣化试验及模型建立[J].岩土力学,2013,34(12):3410-3416.YAN Shaojun,FANG Yun,LIU Junhong,et al.Deterioration test and model establishment of sandstone in Yungang Grottoes by soluble salt[J].Rock and Soil Mechanics,2013,34(12):3410-3416.

    • [19] 赵静,罗宏杰,王丽琴,等.陕西陇县东南镇汉墓酥粉釉陶文物的研究[J].中国科学:技术科学,2014,44(4):398-406.ZHAO Jing,LUO Hongjie,WANG Liqin.A study on the cultural relics of crisp powder glazed pottery from Han tombs in Southeast Town,Longxian County,Shaanxi Province[J].Scientia Sinica(Technologica),2014,44(4):398-406.

    • [20] ZHAO J,LUO H J,WANG L Q,et al.Salt efflorescence on gray pottery in Han tomb[C]//LIU Y.2015 International Symposium on Ancient Ceramics—Its Scientific and Technological Insights.Shanghai:Shanghai Scientific and Technological Literature Press,2015:19-21.

    • [21] 赵静,罗宏杰,王丽琴,等.可溶盐NaCl/NaNO3对陶质样品的破坏作用分析[J].自然杂志,2015,37(5):317-324.ZHAO Jing,LUO Hongjie,WANG Liqin,et al.Analysis of destructive effect of soluble salt NaCl/NaNO3 on ceramic samples[J].Chinese Journal of Nature,2015,37(5):317-324.

    • [22] 曾行娇.砂岩类石质文物脱盐材料效果实验室评估研究[D].西安:西北大学,2018.ZENG Xingjiao.Laboratory evaluation of effects of desalination materials for sandstone cultural relics[D].Xi’an:Northwest University,2018.

    • [23] 王思嘉,张秉坚,吴健.室内土遗址气-液相变补水的可行性研究——以杭州萧山跨湖桥遗址博物馆为例[J].文物保护与考古科学,2019,31(3):16-25.WANG Sijia,ZHANG Bingjian,WU Jian.Research on the feasibility of water replenishment by phase transition for indoor earthen sites[J].Sciences of Conservation and Archaeology,2019,31(3):16-25.

    • [24] 马在平,黄继忠,张洪,等.云冈石窟砂岩中碳酸盐胶结物化学风化及相关文物病害研究[J].中国岩溶,2015,24(1):71-76,82.MA Zaiping,HUANG Jizhong,ZHANG Hong,et al.Chemical weathering of carbonate cement in sandstone and the related cultural relic diseases in Yungang Grottoes[J].Carsologica Sinica,2015,24(1):71-76,82.

    • [25] YAN S J,FANG Y,LIU J H,et al.Deterioration experiment with soluble salt on sandstone of Yungang grottoes and its model creation[J].Rock and Soil Mechanics,2013,34(12):3410-3416.

    • [26] SAIDOV T A,PEL L,KOPINGA K.Crystallization pressure of sodium sulfate heptahydrate[J].Crystal Growth & Design,2015,15(5):2087-2093.

    • [27] DÉSARNAUD J,GRAUBY O,BROMBLET P,et al.Growth and dissolution of crystal under load:new experimental results on KCl[J].Crystal Growth & Design,2013,13(3):1067-1074.

    • [28] DERLUYN H,BOONE M,DESARNAUD J,et al.Quantifying salt crystallization dynamics in sandstone using 4D laboratory X-ray micro-CT[C]//HUGHES J J,HOWIND T.Proceedings of the 13th International Congress on the Deterioration & Conservation of Stone.Paisley:University of the West of Scotland Press,2016:83-90.

    • [29] PEL L,PISHKARI R,CASTI M.A simplified model for the combined wicking and evaporation of a NaCl solution in limestone[J].Materials and Structures,2018,51(3):66.

    • [30] 姜海洋.五水硫酸铜冷却结晶过程研究[D].天津:天津大学,2007.JIANG Haiyang.Study on the cooling crystallization process of copper sulfate pentahydrate[D].Tianjin:Tianjin University,2007.

    • [31] ZHAO J,LUO H J,HUANG X.CuSO4 Chromogenic tracing for migration and crystallization of salt solution in porous materials[J].Journal of Crystal Growth,2021,559(4):126040.

    • [32] 李永杰.粒径级配对遗址土物理力学性质及SH加固效果的影响[D].兰州:兰州大学,2020.LI Yongjie.Influence of particle size on physical and mechanical properties of site soil and effect of SH reinforcement[D].Lanzhou:Lanzhou University,2007.

    • [33] MOLDRUP P,YOSHIKAWA S,OLESEN T,et al.Air permeability in undisturbed volcanic ash soil:predictive model test and soil structure fingerprint[J].Soil Science Society of America Journal,2003,67(1):32-40.

    • [34] 王康.非饱和土壤水流运动及溶质迁移[M].北京:科学出版社,2010.WANG Kang.Unsaturated soil flow movement and solute transport[M].Beijing:Science Press,2010.

    • Links
    • WeChat ID
    • Mobile Terminal

    Sciences of Conservation and Archaeology ® 2026 All Rights Reserved