原位聚合SAP用于半干旱土遗址根部掏蚀修补实验研究

作     者：张一凡 黎淼 郑尧 刘森彪 程卓越 罗宏杰 李建西 闫宏彬 朱建锋 

作者机构：陕西科技大学材料科学与工程学院文物保护科学与技术学院地下文物保护材料与技术教育部重点实验室 上海大学文化遗产保护基础科学研究院 陕西省考古研究院 云冈研究院 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2025年

学科分类：0601[历史学-考古学] 060107[历史学-文化遗产与博物馆] 06[历史学] 060109[历史学-专门考古] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2019YFC1520100) 国家自然科学基金项目(52272020、52102108) 中国博士后科学基金面上项目(2021M691997) 陕西省教育厅重点科研计划项目(22JY009) 

主　　题：土遗址 掏蚀 修补 原位聚合 超吸水性树脂 

摘      要：掏蚀是半干旱地区土遗址的典型病害之一，其中根部掏蚀对土遗址的稳定性和完整性造成了严重威胁。本论文在修复用土样中加入溶液前驱体，原位聚合形成丙烯酸-丙烯酰胺-丙磺酸三元共聚物超吸水性树脂（SAP），通过SAP对水分运移的调控，提高修复材料力学性能及耐久性。分析揭示了SAP的原位聚合机理，并探究了不同含量SAP改性土试样后的物相组成和微观形貌，以及对土样色度、透气性、抗压强度、耐崩解及耐盐循环等性能的影响。结果表明：SAP在土基体中成功形成了蜂窝状网络结构，该结构提升了土基体强度，其中SAP固含量为5 wt.%时，土样的抗压强度达到5.78 MPa，比空白土样提升5倍；SAP的引入，使得土样色差小于3%，同时透气性变化较小，满足文物修复材料标准要求；SAP通过吸水形成凝胶体挡水提高了土体耐崩解能力，其在水中浸泡48 h后外观无大的变化，而且干燥强度仍能维持4.52 MPa；SAP的保水作用能够减缓水分蒸发从而抑制盐分析出，经耐盐实验7次循环后土样结构基本保持完整，强度仍保持2.89 MPa。因此，超吸水性材料的引入，有望成为土遗址掏蚀修复的有效途径。