一种用于古建维修的石灰砂浆粘结材料及其制备方法[0002]石灰是人类最早使用的人造胶凝材料之一，在古代建筑、城墙、桥梁、堤坝等工程的建造中应用广泛。19世纪早期，水泥的发明及其广泛应用，导致对石灰的需求大大降低。然而，在文化遗产保护领域，水泥的强度过大、孔隙度过低、与古建筑等文物本体材料的不兼容性、在使用中会引入可溶性盐等问题逐渐被文物保护工作者所认识。近年来，“尽可能地使用原来的材料和工艺技术”已成为文化遗产保护的一条基本原则。保存至今的古代建筑等不可移动文物在建造过程中大都使用了石灰基胶凝材料。它们历经千百年的风雨吹蚀，仍然坚硬完整，充分验证了传统石灰基胶凝材料的耐久性及良好的强度。传统石灰工艺逐渐成为文物保护工作者研究和应用的重点领域之一。[0003]中国是最早烧制和利用石灰的国家之一。考古学证据表明，早在史前时期我国就开始了石灰的烧制和使用。西周以后，石灰灰浆的使用更加广泛，工艺水平也越来越高。南北朝时期出现了糯米灰浆，由于强度大、韧性好、防渗性优越，，糯米灰浆在我国古代得到了广泛的应用，例如墓葬、城建和水利工程等。从材料科学的角度，糯米灰浆可能是世界上最早规模化使用的有机/无机混合建筑灰浆。直到近代，糯米灰浆还在使用，如开平碉楼和闽西土围楼等。后世对糯米灰浆的评价很高。宋代江修复在《邻几杂志》说它“其坚如石”李绪生等认为糯米石灰浆使建筑的稳固性有了历史性的突破”；检测表明糯米灰浆的粘结性堪比现代水泥。中国许多古代建筑历经沧桑存留至今，糯米灰浆功不可没。因此，可以说糯米灰浆是中国古代建筑史上的一项重要科技发明。但是，由于近代西方水泥的传入，糯米灰浆这一传统技术逐渐淡出了历史舞台。今天，挖掘糯米灰浆的科学价值不仅是弘扬中华文化的需要，而且对于传统技术的科学利用，特别是对古建筑的修复具有十分重要的意义。
[0004]本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种用于古建维修的石灰砂浆粘结材料及其制备方法，与传统工艺相比，提高了粘结材料的早期强度，满足施工单位对施工期紧张的需求。与当代工艺相比，避免了使用混凝土维修古建筑时的色差明显、强度过大以及耐久性差等问题。[0005]本发明解决其技术问题采用的技术方案:一种用于古建维修的石灰砂浆粘结材料，其原料质量分数配比包括，熟石灰10%~30%，白水泥5%~20%，砂子30%~60%，搅拌用自来水20%~40%，预制好的糯米汁1%~10%。[0006]作为优选，所述预制好的糯米汁中糯米粉的质量分数为40%~70%。[0007]其中熟石灰与白水泥为市场销售产品，砂子为过筛河砂，糯米粉是将市场销售食用糯米碾磨成粉状。[0008]一种根用于古建维修的石灰砂浆粘结材料的制备方法，其步骤包括:
[0009]1)将称量好的糯米粉质量分数为40%~70%的溶液放入大锅中，记录水面高度，待煮沸后，定时持续加入少量水，维持锅中的水位恒定，以保证糯米粉质量分数不变，同时边煮边搅拌，以免出现粘锅现象，煮沸时间为I小时，冷却后备用；
[0010]2)称取熟石灰、白水泥、砂子，将其混合均匀待用；
[0011]3)将步骤2)中混合好的原料，冷却后的糯米汁和自来水按照比例混合搅拌即得产
品O
[0012]本发明充分考虑当下市场环境及施工单位对施工期限的限制，采用古代与现代工艺相结合的方法，提供给施工单位一个现场制得粘结材料的工艺方法，所制得的石灰砂浆粘结材料抗压强度介于5MPa与lOMPa，表观密度不大于1200kg/m3。采用本发明不仅能在古建维修过程中满足“以旧修旧的原则”，而且避免了使用混凝土维修古建筑时的色差明显、强度过大以及耐久性差等问题。



[0013]图1是产品的X射线衍射图谱；
[0014]图2是产品的扫描电镜图；
[0015]图3是产品的力学性能图。

[0016]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0017]实施例1:按质量分数称取原料，熟石灰20%，白水泥20%，砂子30%，自来水28%，糯米汁2%。将原料混合均匀后，养护28天，产品抗压强度5.1MPa，表观密度1197kg/m3。
[0018]实施例2:按质量分数称取原料，熟石灰20%，白水泥20%，砂子30%，自来水26%，糯米汁4%。将原料混合均匀后，养护28天，产品抗压强度5.8MPa，表观密度1217kg/m3。
[0019]实施例3:按质量分数称取原料，熟石灰20%，白水泥20%，砂子30%，自来水24%，糯米汁6%。将原料混合均匀后，养护28天，产品抗压强度6.3MPa，表观密度1235kg/m3。
[0020]实施例4:按质量分数称取原料，熟石灰20%，白水泥20%，砂子30%，自来水22%，糯米汁8%。将原料混合均匀后，养护28天，产品抗压强度5MPa，表观密度1188kg/m3。
[0021 ] 实施例5:按质量分数称取原料，熟石灰20%，白水泥20%，砂子30%，自来水20%，糯米汁10%。将原料混合均匀后，养护28天，产品抗压强度4.8MPa，表观密度11807kg/m3。
[0022]本发明提供一种用于古建维修的石灰砂浆粘结材料的制备方法，其机理如下:Ca (OH) 2饱和溶液的pH值在12.4左右，几乎没有细菌能在如此强的碱性环境下生存。因此可以提高石灰浆的耐久性。Ca(OH) 2和空气中的二氧化碳(CO2)反应生成方解石晶型的碳酸钙(CaCO3).随着反应的进行，生成的碳酸钙越来越多，糯米灰浆逐渐固化，强度也越来越大，直到Ca (OH) 2完全转化为碳酸钙为止。糯米中的有机成分和石灰是传统灰浆中的关键组分，它们对于灰浆粘接强度的提高起到了主要作用；糯米是一种多糖，现代科学研究表明，生物多糖类物质往往可以作为生物矿化过程的模板剂，约束和调控无机物离子在结晶过程中形成的结晶颗粒的大小、形貌和结构。在糯米浆的参与下，Ca(OH)2矿化反应生成的碳酸钙是纳米尺度方解石晶型的细小颗粒，这种细密结构正是糯米灰浆抗压强度和表面硬度大大提高的关键因素。而在现在古建维修过程中，糯米石灰砂浆的早期强度不能满足施工单位对缩短施工周期的要求，因此加入少量白石灰以增加灰浆的早期强度。加入过筛砂子以减少灰浆的干燥收缩。
[0023]图1是产品的X射线衍射图谱，该图说明了产品的主要物相是方解石晶型碳酸钙。从图中可以看出，掺加糯米汁的灰浆样品随着碳化龄期的增长，碳酸钙的含量逐渐增大，氢氧化钙的含量逐渐减少，说明随着碳化龄期的增长，氢氧化钙逐渐碳化成碳酸钙；说明糯米有利于加速石灰浆的碳化。图2是产品的扫描电镜图，用于表述产品的微观形貌。图3是产品的力学性能图，该图表明了添加糯米的砂浆产品的力学性能，从图中可以看出，随着产品碳化龄期的延长，掺糯米浆试件L1R0.UL1R0.3和L1R0.5 (分别对应实施例1、3、5)各龄期的抗压强度均比纯石灰浆高，说明糯米汁的掺入有助于提高石灰砂浆的机械强度。
[0024]除上述实施例外，本发 明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。