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本课题以国家级文物保护单位高昌故城土遗址为研究对象，针对干旱半干旱地区土质文物特点、风化特征、保护原则及要求出发，在对土遗址地区的环境背景、土质化学成分分析的基础上，结合有机硅和丙烯酸树脂的结构特点和独特的性能，合成多功能的有机硅改性丙烯酸酯乳液加固材料，并尝试将其应用于土质多孔文物保护，初步探讨了加固机理。选用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等单体为原料，合成了有机硅改性丙烯酸树脂乳液。对单体配方选择、聚合体系pH值、有机硅单体用量、乳化剂的用量、引发剂用量等因素进行了实验，得到较为优化的合成条件：丙烯酸类单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸等，有机硅单体聚合为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；乳液聚合体系pH值在6.0～7.0；聚合温度为70℃；引发剂用量为单体总量的0.6％；乳化剂用量为单体用量的6.0％。利用FTIR等方法对合成的有机硅改性丙烯酸酯乳液加固材料进行了表征，结果表明有机硅主要以共聚形式参与聚合。参考国际通用文物保护研究方法与评估准则，比较了正硅酸乙酯、硅溶胶、有机硅改性丙烯酸树脂等加固材料作用于土遗址原状土构筑件的效果，通过对加固材料使用前后，遗址土体试样的抗压强度、抗风蚀性质、冻融性质、表面形貌、紫外老化性质、耐水崩解性质、外观颜色色差等非原位分析测试，对有机硅改性丙烯酸酯乳液加固材料在土质文物加固保护和表面防护中的可行性和保护效果进行了系统研究。结果表明，有机硅改性丙烯酸酯乳液加固材料提高了土体强度和抗风蚀能力，具有良好的耐候性，能明显降低土质文物材料的亲水性，增强抵抗水的侵蚀作用，并且不明显影响土质文物的透气性，保持了遗址的必要呼吸，可起到长效保护的作用。这种加固材料能显著提高文物自身强度，提高土质文物的抗风蚀风化能力，提高对水侵蚀的抵抗能力，且不明显改变遗址外观颜色，有效起到保护作用。