本文主要对北京地区大气环境下汉白玉文物的风化机理、无损检测技术及防风化保护材料的开发与应用进行了研究。通过现场取样、实验室分析确定了北京某皇家建筑群中汉白玉大理石上两种表面剥落病害的形成原因。介绍并探究了可对大理石构件中存在的剥落病害的原位无损检测方法——超声波波速测试法及毛细吸水测试法。应用了针对大理石表面溶蚀的防水材料及大理石剥落粉化的加固材料,并在实验室验证中取得了良好的效果。具体成果如下:（1）在对北京某皇家建筑群的现场勘测时发现了汉白玉表面两种不同位置的剥落现象,从现场采集了三种类型的大理石样品,采用XRF、SEM-EDS及FT-IR对样品进行了分析。发现该皇家建筑群中的汉白玉大理岩属白云石大理岩,白云石晶粒表面为高钙钙质白云石（HCD,Ca CO3＞55%）,内部为低钙钙质白云石（LCD,Ca CO3＜55%）。且该皇家建筑群中露天大理石构件的剥落主要有两种类型:一种主要是由热风化、地衣和降雨引起,剥落物比较完整。另一种主要是由酸雨和大理石的毛细吸水引起的,剥落物是多层的。白云石晶粒中的HCD层在不同剥落类型中的变化也不同。此外,在大理石表面发现了有机硅材料的使用痕迹。（2）介绍了非金属超声波探测仪检测石质文物风化程度及力学性能方面的应用,并验证了大理石的超声波波速、抗压强度及热风化程度之间的关系。结果显示从地层中不同位置取得的汉白玉超声波波速与力学性能无明显相关性,因此不能仅通过超声波波速确定建筑中不同部位的汉白玉构件的力学性能,热风化会造成汉白玉超声波波速及抗压强度降低。同时针对现有标准中文物的毛细吸水测试法中存在的弊端,改进了古建筑吸水性测试装置。改进后的装置不仅可以稳定测试风化严重的建筑材料吸水性,同时也极大的提升了测试的精确度,使用改进后的装置在现场实际应用时也体现了其良好的稳定性及精确度。（3）使用正辛基三乙氧基硅烷（OTES）及聚甲基氢硅氧烷（PMHS）改性正硅酸乙酯（TEOS）,研究了TEOS基有机硅材料作为汉白玉防水涂层的应用效果。结果显示,PMHS改性TEOS可显著提升处理后汉白玉的疏水性,并降低其毛细吸水作用。但对于汉白玉长期的耐酸性及耐溶蚀性,OTES改性TEOS的效果更好。保护材料的疏水性过高可能会对汉白玉产生不利的影响。验证了羟基磷灰石（HAP）加固汉白玉大理石的应用效果。通过对比不同浓度及不同添加剂的前体磷酸氢二胺（DAP）对汉白玉的加固效果,发现高浓度DAP对粉化及热风化汉白玉有良好的加固效果及孔隙填充效果。改性材料的添加会改变HAP的形核状态。不同改性材料加入后对汉白玉的保护效果及形核过程仍需进一步研究。