本发明涉及加固剂，具体为一种土遗址保护的有机硅加固剂及制备方法和应用。
背景技术：
1、土遗址作为中华文明的重要载体，包含极为丰富的历史信息，是研究中华文明起源及发展历程的重要依据，具有重大的历史价值、科学价值及艺术价值。由于土遗址多暴露在自然环境中，易受风化、冻融循环、微生物侵蚀等自然因素的影响，导致遗址的结构逐渐劣化、损坏。现有的保护技术和材料多用于表面处理，难以深入土体内部进行有效加固。
2、目前，常用的土遗址加固材料包括无机材料、有机材料和有机无机复合材料。其中，无机材料如水泥基材料、石灰和石膏等，虽然可以提供一定的机械强度，但由于其渗透性差，难以深入土体内部，且在环境湿度、温差变化较大的情况下容易出现开裂和剥落的问题。有机材料如丙烯酸树脂、环氧树脂等，具有较好的渗透性和粘结性能，但在高温或紫外线照射下易老化变质。有机无机复合材料则结合了无机材料和有机材料的优点，但其配方复杂，施工工艺要求高，成本较高。
3、有机硅加固剂因其优良的渗透性和防水性，被广泛应用于土遗址的保护中。然而，传统有机硅加固剂在使用过程中存在反应速率快、生成产物易开裂等问题，影响加固效果。特别是在低温、高湿等极端气候条件下，传统有机硅加固剂难以长时间保持其加固性能，容易失效。此外，传统有机硅加固剂在施工过程中对环境和施工人员的健康可能产生不利影响，这也限制了其应用范围。
4、为了解决上述问题，本发明提供了一种改进的有机硅加固剂及其制备方法和应用。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种土遗址保护的有机硅加固剂及制备方法和应用，具备优良的渗透性、防水性和力学性能的优点，解决了现有技术中加固效果不佳、反应速率快、生成产物易开裂以及难以在极端环境下使用的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种土遗址保护的有机硅加固剂，包括基础加固成分组、疏水和防水成分组、增强成分组和溶剂和分散剂组。
3、优选的，所述基础加固成分组包括正硅酸四乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷；
4、所述疏水和防水成分组包括聚甲基氢硅氧烷和羟基硅油；
5、所述增强成分组为纳米颗粒；
6、所述溶剂和分散剂为有机溶剂。
7、优选的，所述加固剂中各组分含量为：
8、正硅酸四乙酯的含量为12-18％；
9、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的含量为8-12％；
10、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷的含量为8-12％；
11、聚甲基氢硅氧烷的含量为12-18％；
12、羟基硅油的含量为8-12％；
13、增强成分组的纳米颗粒含量为2-4％；
14、溶剂和分散剂组的有机溶剂含量为28-35％。
15、一种土遗址保护的有机硅加固剂的制备方法，包括以下步骤：
16、s1：将正硅酸四乙酯(teos)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)和γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(gptms)按照以下质量比混合：
17、正硅酸四乙酯：γ-氨丙基三乙氧基硅烷：γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷的质量比为1.5:1:1；
18、在搅拌条件下，将上述三者混合均匀，搅拌时间为30分钟，搅拌速度为500转/分钟，温度控制在25±2℃。
19、s2：向s1中得到的基础加固成分混合物中加入聚甲基氢硅氧烷和羟基硅油，按照以下质量比进行混合：
20、聚甲基氢硅氧烷：羟基硅油的质量比为2:1；
21、将聚甲基氢硅氧烷与羟基硅油加入基础加固成分混合物中，继续搅拌30分钟，搅拌速度为500转/分钟，确保混合均匀，温度控制在25±2℃。
22、s3：向s2中得到的混合物中加入纳米颗粒，纳米颗粒的种类为纳米二氧化硅或纳米二氧化钛，添加量为2-4％，并继续搅拌15分钟，搅拌速度为600转/分钟，使纳米颗粒均匀分散在混合物中，温度控制在25±2℃。
23、s4：向s3中加入有机溶剂，有机溶剂为乙醇或异丙醇，添加量为28-35％，然后继续搅拌15分钟，搅拌速度为600转/分钟，得到最终的有机硅加固剂，温度控制在25±2℃。
24、s5：在空气流动条件下，将混合物静置1小时，以去除气泡，并使其达到稳定状态，室温静置。
25、s6：将得到的有机硅加固剂过滤，使用滤网目数为200目，去除未溶解的颗粒和杂质。
26、s7：将过滤后的有机硅加固剂装入密封容器中，储存于阴凉干燥处，避光保存，温度控制在10-20℃，湿度控制在50％以下。
27、优选的，在s1步骤中，将正硅酸四乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷混合时，包括使用高速搅拌器，混合时环境湿度控制在40-60％。
28、优选的，所述在s4步骤中，加入有机溶剂后，在超声波辅助搅拌下进行，超声波频率为20-40khz，处理时间为10分钟。
29、一种土遗址保护的有机硅加固剂的应用，包括以下步骤：
30、s1、清洁加固区域：清洁加固区域表面的灰尘和污渍，确保表面无松散物质；
31、s2、预设注浆锚杆位置和钻孔：在加固区域预设注浆锚杆位置，钻孔直径为20-30毫米，孔深根据土层厚度确定；锚杆密度为每平方米4-6根锚杆，锚杆之间的间距为50-70厘米；每根锚杆上开设若干注浆孔，孔径为5-10毫米，间距为10-15厘米；
32、s3、连接注浆设备和压力泵：将配制好的有机硅加固剂装入注浆设备中，使用压力泵连接注浆设备与注浆锚杆，压力泵的压力设定在0.5-1.0mpa，以确保加固剂能够均匀注入钻孔内；
33、s4、注入有机硅加固剂：通过注浆锚杆将有机硅加固剂均匀注入钻孔内，确保加固剂在土体中均匀分布；在注浆过程中，应持续监控压力和注入量，确保加固剂完全渗透土体；
34、s5、注浆锚杆留在孔内：在有机硅加固剂注入后，注浆锚杆继续留在孔内，提供额外的机械支撑，增强加固效果；
35、s6、养护加固区域：注浆完成后，对加固区域进行适当养护，养护期间保持湿度和温度稳定，避免剧烈环境变化；
36、s7、定期检查和测试：定期检查加固效果，在1周、2周、1个月、3个月和9个月后进行加固效果测试和记录，确保加固效果长期稳定；检测方法包括硬度测试、红外热成像和色差分析，以评估加固区域的整体稳定性和耐久性。
37、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
38、1、本发明通过优化正硅酸四乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷的配比，显著提高了有机硅加固剂的渗透性和防水性，达到了更深层次的土体加固效果；
39、2、本发明引入纳米颗粒作为增强成分，通过在基础加固成分中均匀分散纳米颗粒，增强了加固剂的力学性能，提高了加固效果的持久性和稳定性；
40、3、本发明在制备过程中采用了环保型有机溶剂，且优化了制备工艺，使得加固剂在施工过程中对环境和施工人员的健康影响较小，符合绿色施工的要求；
41、4、本发明的有机硅加固剂在施工过程中具备较长的操作时间，避免了传统加固剂反应速率过快的问题，便于施工操作。同时，适用于不同气候条件下的土遗址保护，具有广泛的适应性。
1.一种土遗址保护的有机硅加固剂，其特征在于：包括基础加固成分组、疏水和防水成分组、增强成分组和溶剂和分散剂组。
2.根据权利要求1所述的一种土遗址保护的有机硅加固剂，其特征在于：所述基础加固成分组包括正硅酸四乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷；
3.根据权利要求2所述的一种土遗址保护的有机硅加固剂，其特征在于：所述加固剂中各组分含量为：
4.一种土遗址保护的有机硅加固剂的制备方法，应用于权利要求1-4任一项所述的土遗址保护的有机硅加固剂，其特征在于：包括以下步骤：
5.根据权利要求5所述的一种土遗址保护的有机硅加固剂的制备方法，其特征在于：在s1步骤中，将正硅酸四乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷混合时，包括使用高速搅拌器，混合时环境湿度控制在40-60％。
6.根据权利要求5所述的一种土遗址保护的有机硅加固剂的制备方法，其特征在于：在s4步骤中，加入有机溶剂后，在超声波辅助搅拌下进行，超声波频率为20-40khz，处理时间为10分钟。
7.一种如权利要求1-4中任一项权利要求所述的土遗址保护的有机硅加固剂的应用，其特征在于：将采用如权利要求5-7任一项所述的利用土遗址保护的有机硅加固剂的制备方法得到的有机硅加固剂应用于土遗址加固保护，包括以下步骤：
