1.本发明涉及文物和建筑保护技术领域，具体涉及一种便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法。
背景技术：2.砖石质文物、石碑、造像、建筑物和构筑物表面等在自身风化和自然环境等的影响之下会发生表面酥碱与泛盐。研究证明，一般历史砖石质文物中的水溶盐主要聚集在表面约20mm的厚度内。同时因为温度、湿度的多变，表层的水溶盐会通过结晶、溶解、相转变等机制破坏材料，同时也会影响诸如固化等保护修复效果。所以检测评估表面水溶性盐份，是文物、建筑保护勘察及监测工作的重要检测项目。
3.目前采用的水溶盐的检测方法均为有损的。如国家文物局最新的“《文物脱盐处理规范，第四部分-砖石质文物(ww2020—006-t)》(征求意见稿)中写到了表面粉末采集、表层微孔钻样后用x射线衍射检测和离子色谱分析(ic)，这两种方法都可以检测出具体的盐离子以及含量，但取样方式对本体均有一定的损坏，且实验周期较长，费用较高。
技术实现要素：4.本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法。
5.本发明提供了一种便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，首先取硅胶垫，将硅胶垫擦拭干净确保无异物，其次将高吸水脱脂棉平铺于硅胶垫上，并用取样器取出预定大小的高吸水脱脂棉作为脱脂棉片；步骤2，将脱脂棉片直接使用，或采用去离子水清洗，使其基础电导率达到最低；步骤3，将清洗好的脱脂棉片润湿敷贴到无机材料表面，敷贴第一预定时间；步骤4，将敷贴的脱脂棉片取下，放入实验瓶中，加水浸泡震荡第二预定时间；步骤5，取出脱脂棉片及萃取液，放入离心管中，并压到离心管底，用电导率仪测试电导率，并经温度补偿后以25℃的电导率值，电导率除以脱脂棉片的质量后以μs/cm/g为单位标注无机材料的表面水溶盐程度。
6.在本发明提供的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，脱脂棉片为均匀的高吸水脱脂棉，其饱和吸水率是自身重量的10-12倍，脱脂棉片的润湿水量接近或略大于其饱和吸水量。
7.在本发明提供的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，裁取的脱脂棉片的预定大小为：直径在35mm左右，面积在9-10cm2之间，脱脂棉片的虚厚为5-10mm,重量在0.20-0.35g之间。
8.在本发明提供的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，脱脂棉片直接使用时，用于测定表面平整而且含盐较高的基材，至少包括烧结粘土砖和/或砌体石材。
9.在本发明提供的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法中，还可以
具有这样的特征：其中，步骤3中，用脱脂棉片重量的11-12倍的去离子水润湿脱脂棉片并轻压敷贴到无机材料表面，脱脂棉片在敷贴的过程中不滴水，第一预定时间为6-24h。
10.在本发明提供的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤4中，实验瓶为100ml的广口塑料瓶，水为去离子水，其重量为脱脂棉片重量的30-35倍，第二预定时间为10-30min。
11.在本发明提供的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法中，还可以具有这样的特征：其中，方法，其特征在于：其中，步骤5中，离心管的内径为15mm,长为81mm，容量为10ml。
12.在本发明提供的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤5中，电导率仪为市售电导率仪，测量头直径小于离心管的内径，精度高于0.1-1μs/cm。
13.发明的作用与效果
14.根据本发明所涉及的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法，因为具体过程为：步骤1，首先取硅胶垫，将硅胶垫擦拭干净确保无异物，其次将高吸水脱脂棉平铺于硅胶垫上，并用取样器取出预定大小的高吸水脱脂棉作为脱脂棉片；步骤2，将脱脂棉片直接使用或采用去离子水清洗，使其基础电导率达到最低；步骤3，将清洗好的脱脂棉片润湿敷贴到无机材料表面，敷贴第一预定时间；步骤4，将敷贴的脱脂棉片取下，放入实验瓶中，加水浸泡震荡第二预定时间；步骤5，取出脱脂棉片及萃取液，放入离心管中，并压到离心管底，用电导率仪测试电导率，并经温度补偿后以25℃的电导率值，将电导率除以脱脂棉片的重量后以μs/cm/g为单位标注无机材料的表面水溶盐程度。
15.因此，本发明克服了目前水溶盐检测需要扫粉取样或者微钻孔取样等有损方法的缺陷，可以快速地评估历史建筑墙面、文物表面等水溶盐的危害程度和脱盐的效果。从脱脂棉萃取出的水溶液也可以采用离子色谱仪(ic)等方法测定离子类型，从而判断属于何种水溶盐。
附图说明
16.图1是本发明的实施例中便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法实验操作步骤图。
具体实施方式
17.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明一种便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法作具体阐述。
18.研究发现，高质量的脱脂棉具有强吸湿性、强吸水性，经实验测得其最大饱和吸水率(质量比)可以达到1017-1270％。这样，当含水率很高的脱脂棉敷贴到有水溶性盐份且吸水的材料表面后，就会活化表层的盐，在蒸发的过程中，这些盐会聚集到脱脂棉中，将脱脂棉中的盐再用去离子水溶解，测定其溶液的电导率。由于水溶盐含量越高，电导率越高，可以推算出砖石等无机材料表层的水溶盐的含量。
19.由于脱脂棉生产过程残留有一定的离子，未清洗的脱脂棉适用于明显有盐份聚集
的基材，而经过清洗的脱脂棉可用于极其重要文物的含盐量测定。
20.图1为本发明的实施例中便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法实验操作步骤图。
21.如图1所示，下述实施例中提供了一种便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法：
22.步骤s1，制备脱脂棉片。具体过程为：
23.将市售虚厚5-10mm的脱脂棉均匀平铺在橡胶垫上，将圆盘取样器放在脱脂棉上，拉出取样器上的锁紧装置，旋转约90度，一手扶住外罩，一手握住手轮，并施加一定压力，然后顺时针旋转波纹手轮(转角大于90度)，裁取出圆形脱脂棉片。取样器使用后即锁紧装置，旋转原位，使刀片不能外露，以免伤手和其他物品。
24.步骤s2，确定脱脂棉的电导率，以确定是否需要清洗。具体过程为：
25.医用脱脂棉是经过一系列化学处理的棉花制成，其中含有一定的离子。对重要文物进行检测前，尤其要用去离子水清洗至少二遍，脱水烘干作为实验需要的脱脂棉，并确认电导率值，确保电导率达到最低，以免影响实验结果准确性。
26.表1为本发明的实施例中先制样再清洗的脱脂棉电导率变化(温度补偿到25℃)。
27.表1
[0028][0029]
(11-30-6)*：脱脂棉片质量11倍的去离子水量润湿敷贴，30倍的去离子水量浸泡，敷贴时长为6小时
[0030]
表2为本发明的实施例中先清洗再制样的脱脂棉电导率变化(温度补偿到25℃)。
[0031]
表2
[0032][0033]
(11-30-6)*：脱脂棉片质量11倍的去离子水量润湿敷贴，30倍的去离子水量浸泡，敷贴时长为6小时
[0034]
水清洗后的脱脂棉片单位质量的电导率有很明显的变低，而且，先清洗再制样的脱脂棉片电导率降低更为明显。清洗两遍后的单位质量电导率值在20-30μs/cm/g。所以检测之前应该根据需要，选择是否对脱脂棉进行清洗。
[0035]
即：当测定对象肉眼观察含盐量很高时，对脱脂棉不需要清洗；当测定对象是重要文物，表层盐含量不确定时，则需要清洗脱脂棉。脱脂棉自身的水溶盐含量越低，此方法的检出限就越低。
[0036]
步骤s3，根据脱脂棉片的饱和吸水率，加脱脂棉重量11倍的去离子水润湿棉片后敷贴到材料表面，在干燥气候地区，可适当增加润湿水量，保证脱脂棉片在敷贴的过程中不滴水，并等候数分钟，经过6小时。
[0037]
步骤s4，将敷贴的脱脂棉片取下，放入实验瓶中，加脱脂棉重量30倍的去离子水浸泡震荡30分钟。
[0038]
步骤s5，用尖头镊子取出脱脂棉片和萃取液一起放入10ml的离心管中，将脱脂棉压入离心管底部，用电导率仪测试脱脂棉上部溶液的电导率。
[0039]
误差估计：
[0040]
(1)系统误差
[0041]
电导率与温度有很大的相关性，所以现场测试的温度等因素会直接造成实验数据误差。要以电导率生产企业提供的温度系数补偿。
[0042]
敷贴脱脂棉加水率的误差，本发明设定为脱脂棉重量的11倍；去除脱脂棉后萃取脱脂棉中盐加水率的误差，本发明规定标准加水率为脱脂棉重量的30倍。
[0043]
脱脂棉与无机材料的接触面积。裁取的时候，因为操作的问题，脱脂棉片可能不是标准的圆，也会由于基材表面的粗糙度不同，有效接触面积也不同。
[0044]
(2)精确度
[0045]
因为脱脂棉有很强的吸湿性，为了达到相对精确的程度，测试环境应保持较小温差，且最后计算单位质量电导率时应该扣除脱脂棉因吸湿性而增加的质量。且溶液应清澈，
确保无固体杂质。
[0046]
由于产生误差的因素较多，实验应多次测量取平均值，并标定最大值和最小值。
[0047]
与现有技术相比，本发明对本体无损，实验结果可快速获得。
[0048]
此外，相对空气湿度可能对本方法的精度可能也有影响。
[0049]
实施例1
[0050]
在本实施例中，提供了一种便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法。
[0051]
本实施例所涉及的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法采用未进行盐化处理的新鲜的加工的砂岩砖实验，用经过去离子水清洗两次后的脱脂棉片敷贴6h。具体实施方式为：
[0052]
步骤s1，采用上述步骤s1的方法裁取出圆形脱脂棉片。
[0053]
步骤s2，根据测试得到的脱脂棉片的饱和吸水率，用棉片质量11倍的去离子水将其润湿。
[0054]
步骤s3，将润湿的棉片敷贴到未盐化砂岩砖的表面等待6h，期间关注棉片，保证其不会脱落，且不滴水。
[0055]
步骤s4，将棉片揭取下来，放入100ml的实验瓶中，加棉片质量30倍的去离子水浸泡并震荡棉片30分钟，充分溶解稀释出其中的盐份。
[0056]
步骤s5，用尖头镊子取出棉片，放入10ml的离心管中，充分挤压出其中的溶液用市售电导率仪测试电导率。
[0057]
本实施例的实验结果见表3。
[0058]
表3为本发明的实施例1中采用经去离子水清洗两次后的脱脂棉在未盐化砂岩块表面的实验数据(温度补偿到25℃)。
[0059]
表3
[0060][0061]
(11-30-6)*：脱脂棉片质量11倍的去离子水量润湿敷贴，30倍的去离子水量浸泡，敷贴时长为6小时
[0062]
清洗两遍的脱脂棉片敷贴了6h后测得的单位质量电导率低于表2中未清洗脱脂棉的单位质量电导率，说明未进行盐化处理的砂岩的水溶盐含量低。
[0063]
实施例2
[0064]
在本实施例中，提供了一种便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法。
[0065]
本实施例所涉及的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法选取经
过饱和氯化钠和饱和硫酸钠混合溶液，刷1遍的砂岩砖实验，用清洗两遍后的脱脂棉片敷贴6h。具体实施方式与实施例1相同，测定得到的单位质量棉片的电导率为2000-3000μs/cm/g。
[0066]
表4为本发明的实施例2中的实验记录表(温度补偿到25℃)。
[0067]
表4
[0068][0069][0070]
(11-30-6)*：脱脂棉片质量11倍的去离子水量润湿敷贴，30倍的去离子水量浸泡，敷贴时长为6小时
[0071]
由表4可知，对比表2，这样处理的砂岩的单位质量棉片的电导率是未清洗脱脂棉的10-20倍。
[0072]
实施例3
[0073]
在本实施例中，提供了一种便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法。
[0074]
本实施例所涉及的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法采用经饱和氯化钠和饱和硫酸钠混合溶液间隔1h刷三遍的砂岩试块，用清洗后两遍的脱脂棉片敷贴6h。测定得到的单位质量棉片的电导率为1162-1927μs/cm/g。
[0075]
表5为本发明的实施例3中的实验记录表(温度补偿到25℃)。
[0076]
表5
[0077][0078]
(11-30-6)*：脱脂棉片质量11倍的去离子水量润湿敷贴，30倍的去离子水量浸泡，敷贴时长为6小时
[0079]
由表5可知，对比表2，这样处理的砂岩的单位质量棉片的电导率是未清洗脱脂棉的100倍左右。
[0080]
实施例4
[0081]
本实施例中提供了一种便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法。
[0082]
本实施例中根据模拟实验得到的制样的润湿加水率以及棉片的敷贴时间，选择一块长时间在多盐潮湿环境中的砂岩雕像进行实验验证。用去离子水清洗两次的脱脂棉片敷贴6h。具体实施方式为：
[0083]
首先以11倍左右的制样加水率将脱脂棉片润湿，以上中下各两个实验点敷贴到石雕的表面。等待6h，期间关注棉片，保证其不会脱落，且不滴水。其次将棉片揭取下来，采用和实施例1中步骤s4～s5中相同的方法测试电导率，测定得到的单位质量棉片的电导率为17-323μs/cm/g。
[0084]
表6为本发明的实施例4中的原始数据记录表(温度补偿到25℃)。
[0085]
表6
[0086][0087][0088]
(11-30-6)*：脱脂棉片质量11倍的去离子水量润湿敷贴，30倍的去离子水量浸泡，敷贴时长为6小时
[0089]
实验室模拟实验时，选取的砂岩砖为标准的长方体，表面无杂物且平整，所以脱脂棉片可以完全敷贴在其表面，且面积一定。但是验证实验中实验本体为不规则的石雕样品，表面有析出的盐份和青苔等微生物，且表面不平整，所以实验结束揭取棉片时有棉花粘留。
[0090]
r-5、r-6处于底部，盐份析出明显且青苔多，棉片测出的电导率不稳定，中高部接触面较清洁且无明显盐份析出，数据较稳定。干燥面的数值低于潮湿面，与肉眼观察一致。
[0091]
实施例的作用与效果
[0092]
根据上述实施例所涉及的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法，因为具体过程为：步骤1，首先取硅胶垫，将硅胶垫擦拭干净确保无异物，其次将高吸水脱脂棉平铺于硅胶垫上，并用取样器取出预定大小的高吸水脱脂棉作为脱脂棉片；步骤2，将脱脂棉片直接使用，或采用去离子水清洗，使其基础电导率达到最低；步骤3，将清洗好的脱脂棉片敷贴到无机材料表面，敷贴第一预定时间；步骤4，将敷贴的脱脂棉片取下，放入实验瓶中，加水浸泡震荡第二预定时间；步骤5，取出脱脂棉片及萃取液，放入离心管中，并压到离心管底，用电导率仪测试电导率，并经温度补偿后以25℃的电导率值，将电导率除以脱脂棉
片的重量后以μs/cm/g为单位标注无机材料的表面水溶盐程度。
[0093]
因此，上述实施例克服了目前水溶盐检测需要扫粉取样或者微钻孔取样等有损方法的缺陷，可以快速地评估历史建筑墙面、文物表面等水溶盐的危害程度和脱盐的效果。从脱脂棉萃取出的水溶液也可以采用离子色谱仪(ic)等方法测定离子类型，从而判断属于何种水溶盐。
技术特征：1.一种便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，首先取硅胶垫，将所述硅胶垫擦拭干净确保无异物，其次将高吸水脱脂棉平铺于所述硅胶垫上，并用取样器取出预定大小的所述高吸水脱脂棉作为脱脂棉片；步骤2，将所述脱脂棉片直接使用或采用去离子水清洗，使其基础电导率达到最低；步骤3，将清洗好的所述脱脂棉片润湿敷贴到所述无机材料表面，敷贴第一预定时间；步骤4，将敷贴的所述脱脂棉片取下，放入实验瓶中，加水浸泡震荡第二预定时间；步骤5，取出所述脱脂棉片及萃取液，放入离心管中，并压到离心管底，用电导率仪测试电导率，并经温度补偿后以25℃的电导率值，将所述电导率除以所述脱脂棉片的重量后以μs/cm/g为单位标注无机材料的表面水溶盐程度。2.根据权利要求1所述的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法，其特征在于：其中，步骤1中，所述脱脂棉片为均匀的高吸水脱脂棉，其饱和吸水率是自身重量的10-12倍，所述脱脂棉片的润湿水量接近或略大于其饱和吸水量。3.根据权利要求1所述的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法，其特征在于：其中，步骤1中，裁取的所述脱脂棉片的所述预定大小为：直径在35mm左右，面积在9-10cm2之间，所述脱脂棉片的虚厚为5-10mm,重量在0.20-0.35g之间。4.根据权利要求1所述的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法，其特征在于：其中，步骤2中，所述脱脂棉片直接使用时，用于测定表面平整而且含盐较高的基材，至少包括烧结粘土砖和/或砌体石材。5.根据权利要求1所述的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法，其特征在于：其中，步骤3中，用所述脱脂棉片重量的11-12倍的去离子水润湿所述脱脂棉片并轻压敷贴到所述无机材料表面，所述脱脂棉片在敷贴的过程中不滴水，所述第一预定时间为6-24h。6.根据权利要求1所述的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法，其特征在于：其中，步骤4中，所述实验瓶为100ml的广口塑料瓶，所述水为去离子水，其重量为所述脱脂棉片重量的30-35倍，所述第二预定时间为10-30min。7.根据权利要求1所述的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法，其特征在于：其中，步骤5中，所述离心管的内径为15mm,长为81mm，容量为10ml。8.根据权利要求1所述的便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法，其特
征在于：其中，步骤5中，所述电导率仪为市售电导率仪，测量头直径小于所述离心管的内径，精度高于0.1-1μs/cm。
技术总结本发明公开了一种便捷无损半定量检测无机材料表层水溶性盐份的方法：步骤1，首先取硅胶垫，将硅胶垫擦拭干净确保无异物，其次将高吸水脱脂棉平铺于硅胶垫上，并用取样器取出预定大小的高吸水脱脂棉作为脱脂棉片；步骤2，将脱脂棉片直接使用，或采用去离子水清洗两遍使其基础电导率达到最低；步骤3，将清洗好的脱脂棉片润湿敷贴到无机材料表面，敷贴第一预定时间；步骤4，将敷贴的脱脂棉片取下，放入实验瓶中，加水浸泡震荡第二预定时间；步骤5，取出脱脂棉片及萃取液，放入离心管中，并压到离心管底，用电导率仪测试电导率，并经温度补偿后以25℃的电导率值电导率除以脱脂棉片的质量后以μS/cm/g为单位标注无机材料的表面水溶盐含量。含量。含量。
技术研发人员：戴仕炳
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
