白灰面-草拌泥地坪——西头遗址新石器时代复合建筑材料科学研究

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作者 王茜蔓 李婷 +6 位作者 严景臣 杨富巍 刘妍 先怡衡 张坤 唐丽雅 陈欣楠 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2514-2522,共9页

西头遗址位于陕西省咸阳市旬邑县,是一处包含了自新石器时代到明清时期丰富遗存的人类文化遗迹。在该遗址的上西头村和南头村发掘点中发现了许多新石器时代的窑洞式房址,且部分房址的地坪为“白灰面-草拌泥”复合建筑材料,保存较为完整... 西头遗址位于陕西省咸阳市旬邑县,是一处包含了自新石器时代到明清时期丰富遗存的人类文化遗迹。在该遗址的上西头村和南头村发掘点中发现了许多新石器时代的窑洞式房址,且部分房址的地坪为“白灰面-草拌泥”复合建筑材料,保存较为完整。本文首先采用了体视显微镜、偏光显微镜、超景深显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对“白灰面-草拌泥”地坪的结构进行了显微观察,为进一步解决样品的制作材料、制作工艺分析和技术原理等问题,又利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重差热分析仪(TGA-DSC)、能谱仪(EDS)等多种分析手段对“白灰面”、草拌泥以及“白灰面-草拌泥”交界面进行了成分的分析检测。研究结果表明:“白灰面”主要成分是二氧化硅和由料礓石烧制后经过碳酸化反应生成的碳酸钙;“白灰面”有三层,应是经过三次涂抹叠加而成,每层白灰面厚度都基本一致且均不超过1 mm;“白灰面”的基底是草拌泥,其中的秸秆纤维起加筋强化和抑制开裂作用;涂抹“白灰面”时,石灰水渗入草拌泥中而氢氧化钙发生碳酸化反应产生了碳酸钙,有助于草拌泥结构的稳定性和强度;“白灰面”和草拌泥两种建筑材料至今仍结合紧密,两者之间仅有10~20μm的间距,说明至少在新石器时代晚期中国先民已经广泛掌握了“白灰面-草拌泥”这种复合建筑材料及其施工工艺。该研究对于了解中国远古先民对于天然材料的认识、利用以及梳理传统建筑科技文明的发展脉络具有重要意义。 展开更多

关键词 新石器时代 旬邑西头遗址 “白灰面” 草拌泥 复合建筑材料

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基于便携式地物高光谱仪的文物材料分析研究进展 被引量：1

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作者 王聪 Mara Camaiti +2 位作者 刘呆运 铁付德 曹颐戬 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1218-1226,共9页

文物承载着灿烂文明,传承着历史文化,是全人类的宝贵遗产。由于文物不可再生的珍贵性,以及最少干预的文物保护基本原则,无损分析技术始终是文物制作工艺研究、劣化机理及保护修复研究中材料分析的最主要技术手段。因此,研发、应用新型... 文物承载着灿烂文明,传承着历史文化,是全人类的宝贵遗产。由于文物不可再生的珍贵性,以及最少干预的文物保护基本原则,无损分析技术始终是文物制作工艺研究、劣化机理及保护修复研究中材料分析的最主要技术手段。因此,研发、应用新型无损分析技术是文物保护利用的重要研究方向。近年来,源于遥感领域的便携式地物高光谱仪在文物材料分析中展现出强大应用潜力,并且已在石质古建筑、绘画等文物修复中成功应用。作为一种无需采样的非侵入式光谱技术,便携式地物高光谱仪可在极短时间获取一个涵盖可见光-近红外-短波红外波段(350~2500 nm)的全波段、高分辨率反射光谱。同时,其便携程度很高,对工作环境、光源等无特殊要求,可在野外文物或遗址现场原位使用。此外,在采集光谱数据的同时还可通过遥感技术实现数据的远程传输和分析。上述技术特点使其在文物材料分析中具有独特的应用优势。以光谱技术的基本原理为基础,首先介绍了目前文物材料分析中常用便携式地物高光谱仪的设备型号及其性能指标;其次细致梳理了近十年来其在有机质/无机质文物材料定性和定量分析、文物保护材料分析,以及文物修复原位、实时监测等方面的应用现状;之后深入探讨了谱图预处理的规范和建立标准波谱库等两个影响该技术应用效果的关键问题;最后展望了该技术的发展趋势,预期在脆弱有机质文物分析、多种分析技术联合应用和定量分析研究方面前景广阔。 展开更多

关键词 地物高光谱仪 文物 材料分析 无损分析

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徐州土山二号汉墓中白灰材料的科学研究

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作者 李婷 王茜蔓 +5 位作者 贺康特 刘妍 杨富巍 鹿瑞聪 赵晓伟 张坤 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1661-1667,共7页

徐州土山二号墓是近年来发掘的一座重要的东汉早期诸侯王级墓葬,并成功入选2020年度全国十大考古新发现。该墓葬属于砖室墓,墓葬中多处、大量使用白灰的情况为同时期墓葬中所罕见,代表着当时高度发达的白灰生产和应用的工艺水平。白灰... 徐州土山二号墓是近年来发掘的一座重要的东汉早期诸侯王级墓葬,并成功入选2020年度全国十大考古新发现。该墓葬属于砖室墓,墓葬中多处、大量使用白灰的情况为同时期墓葬中所罕见,代表着当时高度发达的白灰生产和应用的工艺水平。白灰是中国古代应用最为广泛的胶凝材料之一,但目前针对它的科学研究仍存在着较大的空白。为深入探究土山二号白灰的成分和功用,对该墓中白灰的使用情况进行了调查,并利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)、扫描电镜显微观察(SEM)、碘淀粉实验和多孔材密度、孔隙率、吸水率测试、X射线荧光光谱分析(XRF)等多种技术手段对各类白灰样品进行了分析测试。研究结果显示,土山二号墓中的所有白灰样品均由天然石灰石经人工煅烧后生成,且没有添加骨料成分,反映出汉代时古人烧制石灰的工艺已经十分纯熟;白灰的原材料都来源于利用徐州本地青石类高钙天然材料烧制的石灰,碳酸钙含量到达了85%以上,说明当时在煅烧石灰时已经具有优选原材料的意识;石灰在墓中具有多种用途,包括墓室砖石墙体的砌筑灰浆、墓室踢脚线和顶券的装饰抹灰及棺内墓主尸身下防腐吸潮的衬灰等,说明当时人们已经对石灰的性质有了相当的了解并能够将之善加利用;样品由于与外界自然环境接触,发生了明显的侵蚀和风化,亟需进行加固保护处理。该研究对于了解中国东汉时期古人对石灰性能的认识及其在生产生活中的应用等科技文明发展状况具有重要意义,也为后续相关文物的保护提供了科学的参考。 展开更多

关键词 土山汉墓 白灰 分析测试 科学研究

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青海都兰夏尔雅玛可布遗址调查报告

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作者 方丹(绘图) 姜淼(绘图) +3 位作者 郭梦 肖永明 闫红贤 陈洪海 《考古与文物》 CSSCI 北大核心 2024年第5期22-33,共12页

2019年,西北大学与青海省文物考古研究所联合对青海省都兰县夏尔雅玛可布遗址进行考古调查,重点记录了石墙、土坯墙、墓葬等遗迹现象,采集到陶片、石制品等遗物,明确了该遗址是一处由居址区和墓葬区组成的大规模诺木洪文化聚落,并发现... 2019年,西北大学与青海省文物考古研究所联合对青海省都兰县夏尔雅玛可布遗址进行考古调查,重点记录了石墙、土坯墙、墓葬等遗迹现象,采集到陶片、石制品等遗物,明确了该遗址是一处由居址区和墓葬区组成的大规模诺木洪文化聚落,并发现居址区防御体系是由双重或三重石墙构成。碳十四测年结果显示该遗址距今3400~3000年。作为目前规模最大、功能齐全的诺木洪文化遗址,对夏尔雅玛可布的进一步研究将为揭示诺木洪文化内涵、探索青铜时代青藏高原东北缘与周邻地区的人群交往和文化融合等议题提供重要资料。 展开更多

关键词 都兰县 夏尔雅玛可布遗址 诺木洪文化 青铜时代

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北白鹅墓地出土席状编织物的鉴别与研究

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作者 卢蕾 温睿 +2 位作者 李仁 吴妍 南普恒 《文物保护与考古科学》 北大核心 2024年第6期111-118,共8页

墓葬中出土的植物编织物属于有机质文物,通常保存状况极为不佳,通过有机残留物分析确定其材质是后续保护与价值认知的基础。本研究以北白鹅墓地M1020青铜簋上附着的席状编织物为对象,通过纤维显微观察、植硅体分析、液相色谱质谱联用分... 墓葬中出土的植物编织物属于有机质文物,通常保存状况极为不佳,通过有机残留物分析确定其材质是后续保护与价值认知的基础。本研究以北白鹅墓地M1020青铜簋上附着的席状编织物为对象,通过纤维显微观察、植硅体分析、液相色谱质谱联用分析等三种方法进行检测分析,结果表明考古样品的生物来源为芦苇。将其与《礼记·丧大记》和《仪礼·既夕礼》等历史文献相对应,并与考古发掘现场的实际情况相结合,推断出该考古样品的性质是用于丧葬场合的苇席,代表着墓主人“士”阶级的身份,且处于椁盖板下棺盖板上作抵御尘土的抗席之用,在整个下葬过程中扮演过重要角色。研究结果提供了春秋早期丧葬用席的实物证据,有助于了解当时的丧葬制度,也为周王朝东迁后社会景观的复原提供了一个切入点。 展开更多

关键词 编织 纤维显微观察 植硅体 液相色谱-质谱 北白鹅墓地

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沉船饱水考古木材内外部位降解特征研究

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作者 李仁 张治国 +3 位作者 金涛 孙满利 铁付德 殷亚方 《文物保护与考古科学》 北大核心 2024年第6期91-102,共12页

为探究沉船考古木材内外部位的降解特征,选择“小白礁Ⅰ号”沉船遗址出水的一件饱水考古木材样品,通过分区取样获得其剖面“外层”与“内核”部位的样品。经鉴定样品为龙脑香属(Dipterocarpus sp.)木材,并进一步采用光学显微镜(OM)、扫... 为探究沉船考古木材内外部位的降解特征,选择“小白礁Ⅰ号”沉船遗址出水的一件饱水考古木材样品,通过分区取样获得其剖面“外层”与“内核”部位的样品。经鉴定样品为龙脑香属(Dipterocarpus sp.)木材,并进一步采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、衰减全反射傅里叶变换红外(ATR-FTIR)和动态水蒸气吸附(DVS)等方法综合分析考古木材内外部位的降解差异。结果表明,外层木材最大含水率(MWC)高达687%,内核木材MWC为246%。外层木材所有类型细胞均降解,而内核木材部分木纤维细胞保存完好,呈现被侵蚀细菌降解的模式。SEM形貌分析显示外层木材细胞壁具多孔“海绵”结构。FTIR确定了外层木材细胞壁残余化学组分主要为木质素,而内核木材保留了部分纤维素,结合主成分分析(PCA)表明纤维素是判别外层与内核木材降解差异的特征化学组分,层次聚类分析(HCA)判定样品剖面存在降解过渡区。DVS分析发现外层木材吸湿平衡含水率高于内核木材,借助H-H模型拟合吸附等温曲线,进一步揭示外层与内核木材的水分吸附性能差异与细胞壁化学组分及孔隙结构有关。综合分析方法阐释了“小白礁Ⅰ号”沉船饱水考古木材非均一性降解特征,实现了木材内外部位保存状况的准确判定,为饱水木质文物的保护及利用积累了科学基础数据。 展开更多

关键词 饱水考古木材 小白礁Ⅰ号 降解特征 木材细胞壁 水分吸附性能

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彩绘文物中蛋白类混合胶料的相互作用与稳定性研究

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作者 李昱珩 杨璐 葛若晨 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1946-1951,共6页

皮胶、蛋类和奶类作为彩绘文物中常见的胶结材料,在我国古代存在混合使用的工艺。为探究这类混合胶料体系内部各组分的相互作用与其在光热老化条件下的稳定性,深入了解彩绘文物的劣化机理,使用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪以及热重... 皮胶、蛋类和奶类作为彩绘文物中常见的胶结材料,在我国古代存在混合使用的工艺。为探究这类混合胶料体系内部各组分的相互作用与其在光热老化条件下的稳定性,深入了解彩绘文物的劣化机理,使用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪以及热重-差示扫描量热仪等分析方法,对鸡蛋-皮胶、牛奶-皮胶与牛奶-鸡蛋三种混合胶料的稳定性与蛋白质二级结构进行了表征。结果表明,以上胶料经过混合后,热稳定性与光稳定性相较单一胶料均显著升高。红外光谱显示,样品经过老化之后谱峰加宽,波数范围位于1600~1700 cm^(-1)之间的蛋白质特征谱带酰胺Ⅰ带向低波数方向移动。酰胺Ⅰ带高斯拟合结果显示,随着混合比例的变化,混合胶料中有序结构的含量呈现出先升后降的趋势,在有序结构含量最高的样品中,无规卷曲结构含量也达到较低的水平。同时,鸡蛋-皮胶的混合比例介于1∶1~1∶2之间时,有序结构的含量高于任意单一胶料,最高可达64.87%,其稳定性最强。经过老化的胶料蛋白质二级结构含量均发生变化,有序的α-螺旋结构整体呈现下降趋势,无规卷曲结构则明显上升,而几种混合胶料α-螺旋结构的含量依旧高于单一胶料,可见混合胶料具有更强的稳定性。热重分析结果同样表明,老化前后混合胶料的热稳定性均高于单一胶料,推测是因为混合体系中蛋白质与蛋类、奶类中的脂质相结合,蛋白质与脂质的相互作用进一步促进了蛋白质结构稳定性的提升。本研究从稳定性的角度分析了彩绘文物中的混合胶料,为研究古代胶料的老化机理和保护方法提供了参考。 展开更多

关键词 蛋白质二级结构 混合胶料 红外光谱分析 热重分析

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传统水硬性灰浆性能的影响因素综述 被引量：1

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作者 张坤 刘妍 杨富巍 《文物保护与考古科学》 北大核心 2023年第3期130-137,共8页

水硬性灰浆是性能优良的传统建筑材料,其相比于气硬性灰浆,有更好的防水性、透气性、耐冻性、耐盐结晶性和机械强度等,适合作为古建筑的修复材料。本研究对影响传统水硬性灰浆性能的因素进行归纳综述,探讨无机物(胶凝材料、骨料、水)、... 水硬性灰浆是性能优良的传统建筑材料,其相比于气硬性灰浆,有更好的防水性、透气性、耐冻性、耐盐结晶性和机械强度等,适合作为古建筑的修复材料。本研究对影响传统水硬性灰浆性能的因素进行归纳综述,探讨无机物(胶凝材料、骨料、水)、天然有机物(多糖类、蛋白质类、油脂类)、养护条件等对水硬性灰浆性能的影响。其中,无机物对水硬性灰浆的性能影响一方面取决于胶凝材料的特性,另一方面取决于灰浆中不同无机组分间的比例;在水硬性灰浆中加入多糖类有机物可提高灰浆力学性能,加入蛋白质类有机物可提高防水性和孔隙率,加入油脂类有机物可大幅提升防水性、耐久性;在高相对湿度条件下养护水硬性灰浆可提高其机械强度,而低湿度条件下养护的灰浆则更具耐久性。本研究成果可为认知、揭示传统水硬性灰浆的科学价值,研究、开发新型古建保护修复材料提供参考与启示。 展开更多

关键词 传统灰浆 水硬性 性能 因素

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汉代砖瓦窑的建造使用及数值模拟

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作者 温睿 张宜雯 付小龙 《文物保护与考古科学》 北大核心 2023年第4期1-10,共10页

春秋战国以来砖瓦窑业趋于繁荣成熟,建筑材料需求量的增多促使出现了大量砖瓦窑,汉代是砖瓦窑结构趋于成熟和稳定的重要时期,因此研究汉代砖瓦窑的功能结构变化关系对揭示中国古代窑炉结构的发展脉络具有重要的意义。本研究在前人对汉... 春秋战国以来砖瓦窑业趋于繁荣成熟,建筑材料需求量的增多促使出现了大量砖瓦窑,汉代是砖瓦窑结构趋于成熟和稳定的重要时期,因此研究汉代砖瓦窑的功能结构变化关系对揭示中国古代窑炉结构的发展脉络具有重要的意义。本研究在前人对汉代砖瓦窑的结构变化研究基础上,使用计算流体软件FLUENT模拟砖瓦窑内流场和温度场,以河南省焦作市苏蔺村汉代窑址Y6和洛阳东周王城十一号窑为例分别进行数值模拟,从流体力学和热力学的角度分析汉代砖瓦窑内烟气的流动情况。结果表明多烟道窑较单烟道窑更具保温的优势,解释了汉代砖瓦窑结构变化的逻辑。 展开更多

关键词 汉代 砖瓦窑 窑炉结构 数值模拟 挡火墙

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新疆阿勒泰地区早期铁器时代铜器的科学分析研究

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作者 刘成 刘杨幸和 +1 位作者 卓娅·巴合提 郑颉 《文物保护与考古科学》 北大核心 2022年第4期10-20,共11页

阿勒泰地区位于新疆的最北端,与欧亚草原之间存在丰富的文化交流,而冶金技术的发展与人类文明紧密相关,为探究新疆阿勒泰地区的冶金发展情况,选取9件草原游牧文化的代表性器物--铜鍑和马具,使用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线能谱... 阿勒泰地区位于新疆的最北端,与欧亚草原之间存在丰富的文化交流,而冶金技术的发展与人类文明紧密相关,为探究新疆阿勒泰地区的冶金发展情况,选取9件草原游牧文化的代表性器物--铜鍑和马具,使用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线能谱仪及双通道电感耦合等离子体发射光谱仪,对16个样品进行金相组织分析和成分分析,并探讨其制作技术特征。研究发现阿勒泰地区的早期铁器时代铜器普遍采用范铸工艺,其成分主要为红铜、砷铜、铅砷青铜。该分析结果为研究新疆阿勒泰地区的冶金发展提供了重要参考。 展开更多

关键词 新疆阿勒泰 铜鍑 成分分析 金相组织

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云南昆明石寨山出土汉代青铜器的初步分析

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作者 刘成 田丹玉 +1 位作者 潘娇 张凯歌 《文物保护与考古科学》 北大核心 2023年第5期35-46,共12页

云南昆明的石寨山墓葬是汉代滇池区域的土著文化,为了了解该地汉代铜器的制作工艺水平,本研究通过金相显微镜观察、扫描电镜及能谱分析的现代分析手段来对M3、M5、M6、M7、M10、M12这6个墓葬群的31件青铜器展开探讨。结果显示在31件铜... 云南昆明的石寨山墓葬是汉代滇池区域的土著文化,为了了解该地汉代铜器的制作工艺水平,本研究通过金相显微镜观察、扫描电镜及能谱分析的现代分析手段来对M3、M5、M6、M7、M10、M12这6个墓葬群的31件青铜器展开探讨。结果显示在31件铜器样品中,有30件为铜锡合金,1件为红铜,所有器物均为铸造,其中有1件铜戈的刃部经历过热锻加工。这一分析结果丰富了石寨山文化的铜器研究,为器物的保护修复提供科学依据,同时也为云南汉代时期的铜器考古学以及金属技术史补充部分资料。 展开更多

关键词 石寨山 铜器 工艺 铸造 热加工

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贯入法原位测试夯土遗址表面强度的适用性和方法研究

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作者 毛维佳 孙满利 +3 位作者 梁楚昕 崔梦鹤 白云峰 裴强强 《文物保护与考古科学》 北大核心 2023年第5期66-74,共9页

表面强度是夯土遗址重要的测试指标和加固效果的评价依据。常规的强度测试方法受到取样和运输等因素的制约,不适用于作为夯土遗址如夯土补筑、表面加固等措施的效果评估方法。贯入法是成熟的砂浆强度检测方法,通过改装砂浆贯入仪降低了... 表面强度是夯土遗址重要的测试指标和加固效果的评价依据。常规的强度测试方法受到取样和运输等因素的制约,不适用于作为夯土遗址如夯土补筑、表面加固等措施的效果评估方法。贯入法是成熟的砂浆强度检测方法,通过改装砂浆贯入仪降低了仪器量程;制作夯土样、室内试验验证了测试的较高精度;标定了夯土样贯入深度测量值与抗压强度的幂函数关系,确定了测强曲线。在夯土遗址现场开展原位测试,分析了布点密度对测试结果精度的影响,并利用测强曲线推算了测试区域的表面抗压强度。本研究提出了一套集“仪器改装-室内标定-现场高密度布点测试”为一体的夯土遗址表面强度评估方法,为土遗址加固效果的评价体系建设提供了参考价值。 展开更多

关键词 夯土遗址 贯入法 表面强度 原位测试

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