李鳳潔 王旭東 楊善龍 郭青林 林波 張博

內(nèi)容摘要：現(xiàn)今，土遺址鹽害是危害土遺址保存的主要因素之一，土遺址泥敷法脫鹽技術(shù)已進行了室內(nèi)試驗研究，篩選出一系列泥敷劑材料。文章以已篩選出的泥敷劑材料為基礎(chǔ)，進一步研究了在相同泥敷劑材料種類的情況下，應(yīng)用不同配比，不同含水量的泥敷劑對含鹽土體試樣進行脫鹽后，土體試樣一定深度范圍內(nèi)鹽分含量變化，并進行脫鹽效果評價。研究結(jié)果表明：泥敷劑中含水量較少，則試樣中脫鹽的作用深度也較淺;含水量過高，雖然能夠調(diào)動土體內(nèi)較多鹽分，但會導致試樣一定深度范圍內(nèi)的鹽分積聚，對土體結(jié)構(gòu)帶來的危害較大。此外，脫鹽后所有試樣較深范圍內(nèi)的含鹽量較脫鹽之前均有所升高，但升高幅度不大，說明脫鹽過程中有少量鹽分向試樣內(nèi)部運移。

關(guān)鍵詞：土遺址;泥敷脫鹽;鹽分運移

中圖分類號：TU41 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1000-4106（2015）06-0107-07

An Evaluation of the Effectiveness of Salt Extraction

by Poulticing at Earthen Sites Based Ratios of

Desalination Materials

LI Fengjie1 WANG Xudong1，2 YANG Shanlong2，3

GUO Qinglin2 LIN Bo1 ZHANG Bo1

（1. Key Laboratory of Western China Mechanics of Disaster and Environment of the Ministry of Education， Lanzhou University， Lanzhou， Gansu 730000;

2. National Research Center for Conservation of Ancient Wall Paintings and Earthen Sites，

Dunhuang， Gansu 736200;

3. College of Cultural Heritage， Northwest University， Xian， Shaanxi 710069）

Abstract： ?Today， salt damage is one of the factors harmful to the preservation of earthen archaeological sites. Lab experiments have been done to study the poulticing technology involved in salt extraction and to choose various desalination materials. Based on the selected desalination materials， this study further researches the salinity contents at different depths of the same soil samples after extracting salt by poulticing with different ratios and moisture contents， and then evaluates the effectiveness of salt extraction. The research results show that salt extraction only works at shallower levels of soil where there is less water in the poulticing. Although more water in poulticing can remove more salt from the soil samples， it might also lead to salt accumulation at certain depths and damage the soil structure. In addition， the salinity contents at deeper areas after salt extraction are higher than before salt extraction， though very slightly. This suggests that a small amount of salt is transported to the interior of the soil samples during the salt extraction process.

Keywords： earthen sites; salt extraction by poulticing; salt migration

引 ?言

鹽害是土遺址主要病害之一，尤其是在我國西北干旱地區(qū)，鹽類在土遺址中的聚集可能會導致土遺址墻體的剝離、掏蝕或酥堿等病害[1-4]。目前對于鹽類風化所引起土遺址病害的處理多局限于一些搶救性措施。因此，便引進了應(yīng)用于國外磚石脫鹽處理的泥敷法脫鹽技術(shù)作為預(yù)防性干預(yù)措施，通過去除土體內(nèi)的多雨鹽分，改善土遺址中由于鹽類風化所引起的病害。泥敷法脫鹽是指將一定含水率的泥敷劑涂抹于具有鹽害的墻體表面，泥敷劑中的水分可以進入到墻體一定深度內(nèi)并溶解墻體中的易溶鹽，在隨后的干燥過程中，墻體中的鹽分可以隨著水分運移到泥敷劑中，最終剝離泥敷劑使墻體達到脫鹽的效果。

通過之前對土遺址泥敷法脫鹽的試驗研究，我們已經(jīng)篩選出適用于土遺址的泥敷劑材料。泥敷劑由吸水材料和釋水材料按一定比例組成，其中吸水材料包括脫鹽細粒土和膨潤土，釋水材料包括普通纖維素和BC1000纖維素。通過將其一種吸水材料和釋水材料混合對試樣進行脫鹽，并對比不同種類泥敷劑下各試樣的脫鹽效率，評價其脫鹽效果，得出這幾種泥敷劑均能夠有效去除試樣表面鹽分，但脫鹽效率有所不同[5]。

雖然對土遺址泥敷法脫鹽技術(shù)的試驗研究已經(jīng)選出了較為合理的泥敷脫鹽材料，但是對與泥敷劑中吸水材料與釋水材料的配比、泥敷劑中的含水率以及脫鹽后土體內(nèi)部鹽分含量變化等都沒有進行深入研究。

在泥敷法脫鹽過程中，水分的多少在一定程度上決定了能夠脫離出多少鹽分[6]。介入水分越多，越有利于調(diào)動鹽分，但也可能會對被脫鹽的支撐體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響[7];介入水分過少，則可能無法調(diào)動鹽分，達不到脫鹽的目的。所以，含水量對脫鹽過程起決定性的作用。在之前篩選泥敷劑材料的室內(nèi)試驗中，不同泥敷劑材料的含水量均相同，結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分試樣中出現(xiàn)了鹽分積聚，并且在經(jīng)過不同的泥敷材料脫鹽后，試樣內(nèi)鹽分積聚的位置也不同。

根據(jù)《中國文物古跡保護準則》第3章總則第22條“按照保護要求使用保護技術(shù)，獨特的傳統(tǒng)工藝技術(shù)必須保留，所有的新材料和新工藝都必須經(jīng)過前期試驗和研究”，因此，對泥敷法脫鹽還應(yīng)進行進一步的試驗研究，以便為泥敷法脫鹽在實際中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 ?試樣制備及試驗過程

1.1 試樣制備

本次試驗選用甘肅省嘉峪關(guān)長城遺址土作為試驗用土，將遺址土碾碎過篩，以備制作試塊使用，遺址土的物理性質(zhì)指標如表1所示。為了能夠更好地表征鹽害對遺址土體的影響以及遺址表面的脫鹽過程，在制作試塊過程中加入含量為3%的NaCl，確保制作出的試塊是具有鹽害的。此外，為了能夠更好地模擬實際情況下的土遺址，試驗所使用的試塊仿造土遺址墻夯筑而成，設(shè)計夯土試塊為長方體，試塊高300mm、長384mm、厚153mm，得到長方體試塊的體積約為18000cm3。通過參照西北地區(qū)土遺址密度及含水率的平均范圍，設(shè)計試塊的密度為1.68g / cm3，含水率為16%。

將氯化鈉和干燥遺址土按照3：97的質(zhì)量比混合均勻，再加入質(zhì)量為干土和鹽總質(zhì)量16%的純凈水攪拌均勻，混合均勻后用薄膜密封12小時，最終得到的濕潤土即可制作夯土試塊。制作夯土試塊時，大約50mm為一層進行夯筑，夯筑成型后將試塊放置在常溫下風干30天左右，干燥后的試塊即為試驗的預(yù)備試塊。干燥前和干燥后的試塊如圖1和圖2所示。

可以看出，經(jīng)過30天左右的干燥過程，試塊內(nèi)部鹽分由于水分蒸發(fā)作用隨水分運移并聚集在試塊表面，在試塊表面產(chǎn)生鹽霜。此外，由于試塊是由人工夯筑而成的，所以試塊成型后的干密度會與設(shè)計干密度略有偏差。

1.2 脫鹽實驗

1.2.1 泥敷劑的選取及其配比

現(xiàn)有經(jīng)過試驗測試的泥敷劑材料為吸水材料與釋水材料的混合物，其中吸水材料有細粒土和膨潤土，釋水材料有普通纖維素和BC1000纖維素。

本試驗選取脫鹽細粒土為吸水材料，BC1000纖維素為釋水材料。泥敷劑的配比及其含水量如表2所示。由于泥敷劑需要用水調(diào)配到塑性狀態(tài)才可以更好地敷于試樣表面，所以通過控制泥敷材料的配比，不斷提高BC1000纖維素的在泥敷劑中的比例，來達到控制泥敷劑中含水量的目的。

1.2.2 脫鹽試驗過程

對試樣泥敷法脫鹽的試驗過程如下：

a.按表2所示的泥敷劑配比及其含水量將各泥敷劑調(diào)配成塑性狀態(tài)。

b.將泥敷劑按試塊表面大小尺寸涂抹在海綿板上，泥敷劑厚度大約1cm，再將經(jīng)過潤濕的導水紙覆蓋在泥敷劑表面。

c.用噴壺將試塊表面預(yù)濕均勻，然后將泥敷材料和海綿板與試塊表面粘貼緊密，如圖3所示。

d.96個小時之后，一次脫鹽過程完成。取下泥敷劑，按圖4所示取樣位置對試塊進行取樣，各試塊在A、B、C三點處取樣深度均為6cm，每個取樣點不同深度范圍內(nèi)所取的試樣編號如表3所示。

e.使用美國戴安公司生產(chǎn)的ICS-90型離子色譜儀對所取的土樣及脫鹽試驗后的泥敷劑進行易溶鹽含量測試。

2 ?試驗結(jié)果分析

對每個試塊在脫鹽后不同深度內(nèi)的三組含鹽量進行比較發(fā)現(xiàn)，其變化趨勢大致相同。對各試樣不同位置的三組含鹽量數(shù)據(jù)求取平均值得到最終試塊內(nèi)的鹽分含量。

脫鹽試驗后，除了對已脫鹽的試樣進行易溶鹽分析之外，還對一個未經(jīng)脫鹽的試樣進行了易溶鹽分析，其取樣位置和取樣方式與其他脫鹽后的試樣相同。分析試樣脫鹽之前的含鹽量不僅可以直觀反映土體原來的含鹽狀態(tài)，還可以用來與脫鹽后的含鹽狀態(tài)做一對比。圖5為未脫鹽試樣在不同深度內(nèi)的含鹽量，由于試樣在干燥過程中，水分運動是控制鹽分運移的主要因素[8，9]，內(nèi)部鹽分隨著水分運移到表面，可以發(fā)現(xiàn)表面的鹽分含量非常高，達到10%左右，隨后試樣中鹽分含量隨著深度的增加逐漸減小。

2.1 脫鹽后各試塊鹽分含量分析

對脫鹽之后的各試塊取樣，并進行易溶鹽分析，其結(jié)果如圖6-11所示：可以發(fā)現(xiàn)各試塊表面鹽分含量明顯降低，脫鹽試驗對降低試塊表面1-2cm范圍內(nèi)鹽分含量起到明顯的作用。

1#和2#試塊脫鹽后，各深度范圍內(nèi)鹽分含量比較平均，但是，1#試塊的2號取樣點和2#試塊中的3號取樣點的鹽分含量較周圍深度的鹽分含量來說較少;3#試塊脫鹽后，鹽分含量隨著深度的增加逐漸少量增加;4#試塊脫鹽后，在4號和6號取樣點處鹽分含量較周圍深度來說略高，即脫鹽后試塊在此位置出現(xiàn)了鹽分積聚，但積聚的鹽分含量較少;5#試塊脫鹽后各深度范圍內(nèi)鹽分含量較平均，只是在3號取樣點附近有少量的鹽分積聚。6#試塊脫鹽后，在2號和3號取樣點附近出現(xiàn)嚴重的鹽分積聚，鹽分含量明顯高于其他深度范圍內(nèi)的鹽分含量。所以，總的來看，1#和2#試塊脫鹽后，其鹽分含量會在靠近表面的某一深度內(nèi)較低，4#、5#、6#試塊脫鹽后，會在某一深體危害較大。所以，脫鹽過程中，泥敷劑含水量過高比泥敷劑含水率過低對土體帶來的危害更大，在實際操作中應(yīng)盡量控制泥敷劑中的含水量。

（3）各試塊經(jīng)過脫鹽后，試塊深度的鹽分含量均有少量升高，這是因為毛細傳輸或離子擴散使鹽分向試樣內(nèi)部運移，但是試樣內(nèi)部鹽分含量升高的幅度較小。若在實際應(yīng)用中土體深部原本含鹽量較高，則應(yīng)注意這一問題。

（4）通常只進行首次脫鹽無法取得較好的脫鹽效果，尤其是在泥敷劑含水量較高的情況下，有可能在試塊內(nèi)部造成鹽分積聚。因此在實際脫鹽操作中，尤其是土體含鹽量較高，需要導入更多的水分時，應(yīng)積極應(yīng)用二次脫鹽，及時更換泥敷劑。此外，還應(yīng)對每一次脫鹽的周期進行深入研究，選擇合理的脫鹽周期。

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