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    石刻文物的保護

    時間:2013-07-18 來源:互聯網 作者:佚名 瀏覽次數: 打印

    一.石質文物基本知識1. 石質文物定義在人類歷史發展過程中遺留下來的具有歷史、藝術、科學價值的,以天然石材為原料加工制造的遺物。 2.石質文物分類石質文物主要包括石刻文字、石刻藝術品與石器時代的石制用具三大類

    一.石質文物基本知識
    1.  石質文物定義
    在人類歷史發展過程中遺留下來的具有歷史、藝術、科學價值的,以天然石材為原料加工制造的遺物。 
    2. 石質文物分類
    石質文物主要包括石刻文字、石刻藝術品與石器時代的石制用具三大類,以及各類收藏單位收藏的建筑石構件、摩崖題刻,不可移動的石窟寺等。 
    3. 石質文物材質簡介
    在人類歷史上,石料是人類最早利用的材料,石質文物在各類文物總和中占很大一部分。石質文物的材質種類很多,有花崗巖、大理石、石英石、青白石、燧石、碧玉石、松石、瑪瑙等。按照它們形成的機理,可分為沉積巖、火成巖、變相巖。
    二.石質文物的保護知識                       
    1. 石質文物的病害類型
        1)文物表面的生物病害

    •  
    • 植物病害——樹木、雜草生長于石質文物裂隙之中,通過生長根劈等作用破環石材,導致石質文物開裂。
    • 動物病害——昆蟲、蜂蟻、鼠類等在文物表面、空臌、及其裂隙部位筑巢、繁衍、排泄分泌物污染或侵蝕石刻文物。
    • 微生物病害——苔蘚、地衣與藻類菌群、霉菌等微生物群在石質文物表面及其裂隙中繁衍生長,導致石質文物表面變色及表層風化的現象。

     
    2)  機械損傷
    主要是指在外力作用如撞擊、傾倒、跌落、地震及地基沉降、受力不均等因素的影響下,發生的石質文物斷裂與殘缺的現象。

    a.斷裂——是指貫穿性且有明顯位移的斷裂與錯位的現象。

    b.局部缺失——是指上述原因造成的石質文物局部缺失與殘損。
     
    3)  表面(層)的風化
    石質文物由于外界自然因素的破壞作用而導致的表面病害。分類如下:

    a表面粉化剝落——是指由于周期性溫濕度的變化、凍融作用及水鹽活動等原因導致的石質文物表面的酥粉剝落現象。多發生于質地較為酥松的沉積巖文物表面。

    b表面泛鹽——是指由于毛細水與可溶鹽活動,使得可溶鹽在石刻表面富集析出的現象。這類病害在石質質地較為疏松的砂巖、泥灰巖、與凝灰巖文物表面較為常見,該類保護與毛細水活動密切相關。
    c表面片狀脫落——是指由于外力擾動、水鹽破環、溫度周期變化等原因導致石質文物表層片狀、版塊裝剝落的現象,這類病害多發生在巖石紋理較為發達、夾雜較多的沉積巖質地石質文

    物的表層,且多伴隨有表面空臌起翹現象。

    d鱗片狀起翹與剝落——是指由于保存環境溫差變化較大,易發生融凍現象或曾發生過煙火焚燒的石質文物表面產生的起翹與剝落現象。

    e表面溶蝕——是指長期遭受雨水沖刷的石質文物,特別是碳酸鹽類質地文物的表面形成的坑窩或溝槽溶蝕現象。酸性降雨會導致這一現象的加劇。

    f孔洞狀風化——是指文物表面溶解風化,軟質夾雜物溶解脫落,而在石質文物上形成孔洞的風化現象。
     
    4 ) 裂隙與空臌
    a裂隙——石質文物的裂隙分為三大類:一類是淺表性風化裂隙;一類是指深入石質文物內部的機械性裂隙,但不包括伴隨有明顯位移的斷裂;另一類是石質文物本身存在的原生性構造裂隙。

     

    b空臌——主要是指石質文物表層鼓起、分離形成空腔,但并未完全剝落的現象。
     
    5) 表面污染與變色
    是指石質文物表面由于灰塵、污染物和風化產物的沉積而導致的石質文物表面污染和變色現象。常見的有:
    a大氣及粉塵污染——露天存放的石刻表面通常蒙蔽有大量的灰塵及風化產物。
    b水銹結殼——是指石質文物存放或曾露天存放,石刻表面形成的多為鈣質的結殼。

    c人為污染——是指人為涂鴉、書寫及煙熏等造成的石質文物污染現象。同時,由于保護不當引起的變色與污染(例如采用鐵箍、鐵質扒丁等加固斷裂部位而引起的石質文物表面變色和不正當涂刷引起的表面變色)也歸入該類病害。 

    6) 彩繪石質文物表面顏料病害
    是指彩繪石質文物由于彩繪層膠結物的老化及自然風化等原因而導致的彩繪層脫落、酥粉現象。

     a彩繪表面顏料脫落——彩繪石刻彩繪層顏料膠結物老化,導致彩繪顏料脫落缺失。
        b彩繪表面顏料酥粉——彩繪石刻表面顏料層膠結物老化,導致顏料酥粉。
     
    7) 水泥修補
     
    水泥修補是指對石質文物采用水泥材料對文物進行粘接、加固、修補等改變文物原貌的現象。
     
    2.石質文物病害診斷儀器設備
    1) 儀器設備名稱及用途  

    序號 名稱 用    途
    1 掃描電子顯微鏡(SEM) 材料微觀結構,元素分析
    2 氣相色譜-質譜連用儀(GC/MS) 有機物及粘合劑分析
    3 分光測色計 主要用于文物成分分析
    4 X射線衍射儀(XRD) 晶體結構,成分
    5 原子吸收儀(AAS) 有機物及無機物成分分析
    6 中低能量X光探傷儀(IR) 宏觀結構分析
    7 超聲波探測儀 探傷分析
    8 巖相顯微鏡 顏料、礦物結構分析
    9 內窺鏡 探傷分析
    10 環境氣候監測儀 氣候監測

     

    掃描電鏡
     
    金相/巖相顯微鏡
     
    X衍射儀
     
    X探傷
     
    原子吸收
     
    氣質聯用儀
     
    2石質文物分析檢測技術 
    1)成分分析
    石質文物的風化層可以用原子吸收或離子發射光譜進行成分分析,所得數據用于石質風化原因的判斷,為防風化處理提供科學依據。
    2)晶相分析
    石質是一種礦物,不同的石質其晶相結構不同,同一成分的石質,也有不同的晶相,進行晶相分析,有助于判斷石質文物抗風化能力,也可為維修選材提供依據,同時,晶相分析的結果對石質可能出現的風化情況進行預防處理。
    3)力學狀態分析
    根據斷裂力學和巖石力學的理論,建立力學計算模型,然后 利用現代先進的儀器設備和電子計算機,對石質文物進行力學分析,可以判斷外觀看不到的裂隙走向,通過計算能夠找到受力沉重的部位,這些部位易開裂崩塌,因此須對這些部位進行加固,防止石質文物開裂崩塌。
    4)超聲波無損探傷
    現代無損探傷技術發展很快,在石質文物無損探傷應用方面,現在應用比較多的是超聲波無損探傷。特別是對有著比較規則現狀的石質文物,如石碑、方柱和磚石等,使用效果比較理想。超聲波無損探傷能夠探測石質內部裂隙走向和程度,以及用于灌漿效果的判斷。
    5)電法勘探檢測裂隙
    電法勘探包括電阻率法、激發極化法和電磁感應法。其中電阻率法經常用于巖石表層裂隙的檢測,它是以不同巖石結構之間導電性差異為基礎,通過接地電極在地下建立電場,以電測儀器觀測因不同地質體存在時地表電場的變化,從而推斷裂隙走向和深度。該法已成功應用于山西大同云崗石窟巖石裂隙的調查。
    其它還有電子顯微鏡分析法、X衍射分析法和差熱分析法等,則可以加固數百噸重以上的物體,如大塊巖石或摩崖石刻等。
    3.石質文物的保護技術和材料
      1)石質文物的清洗技術及材料
    (1)清除一般性污跡

    石質文物的一般性污跡包括灰塵、煙垢、生活垃圾污染等,清除這類污物,可以采用水洗的方法。在水洗不掉的情況下,也可以使用化學溶劑進行清洗。有些情況下,還必須應用機械清除法和熱清除法,使用機械清除法和熱清除法時應注意不能對文物造成傷害。 
    (2) 脫鹽


    石質文物長期受化學污染物的作用,表層含有許多鹽分,如氯化物等,尤其是處于海邊和工業區的文物更易形成鹽污染層。這些鹽分會對石質文物產生嚴重侵蝕,對文物造成危害。脫去石質文物表面的鹽分,可以采用水洗法、紙漿法和機械法。受污染程度較輕的石質文物,表面易溶于水的有害鹽分可以用蒸餾水洗去。受污染程度較重的石質文物,由于鹽分已深入石質文物內部,這時可以在石質文物的表面敷一層紙漿,紙漿上噴灑蒸餾水使其保持濕潤,通過石質內部的毛細管,將內部有害鹽分緩慢溶出。石質文物表面不溶于水的鹽殼層必須用機械方法去除。 
    (3) 苔蘚等低等生物的清除
    若石質文物的表面經常處于潮濕狀態時,則容易生長苔蘚等低等生物,這些生物的根系使石刻表面剝落,生長過程釋放的酸性物質,對石質文物造成腐蝕,一旦它們死亡,即會產生碳化,使石質文物表面發黑。這些作用的結果,使石質文物表面文字消失,降低了文物的價值。
    使用下列配方可以殺滅石質文物表面的苔蘚:
    碳酸氫鈉 50g    碳酸氫銨 30g    CMC 60g    EDTA 25g
    殺菌劑Disinfectant 3ml                   水 1000ml 
    2)粘接加固及裂隙充填技術及材料

    石質文物的損壞因素主要有三種:物理的、化學的和生物的。其中物理因素是由于溫度的變化,產生熱脹冷縮,石質內部與表層產生應力分布不均勻,使石質文物產生裂隙。其次,冬天石質文物裂隙內殘留的水分,結冰后,體積膨脹,產生應力,使文物損壞(通常稱為冰劈作用)。絕大多數石質文物都存在著開裂現象。有的由于裂隙較大、較深,造成石刻崩塌。
    石質文物的粘接加固,目前主要使用的材料是環氧樹脂,環氧樹脂粘接力大(抗拉強度可達200Kg/CM以上)、抗老化性能強(一般情況下可達20年以上),在沒有光照的條件下,使用壽命可超過50年。裂隙充填材料常用環氧──糠醛丙酮配方,摻入石子、水泥或石粉等填料。 
    3) 防風化處理技術及材料

    石質文物由于受化學、生物和物理等因素的作用,引起石質文物開裂、崩塌,特別是表面的腐蝕,造成紋飾和文字的消失,是石質文物失去了研究價值,上述危害被稱為石質文物的風化。
    在上述危害中,化學危害造成的后果尤其嚴重,有一個現象可以說明這一點,由于現代工業的飛速發展,使得處于工業區的室外石質文物,近30年的風化情況超過了過去數百乃至上千年,這主要是因為酸雨、氮氧化物和硫氧化物等空氣污染造成的。酸雨、氮氧化物和硫氧化物與石質產生化學反應,生成可溶于水的鹽類,使石質表面腐蝕。
    另外,在大量觀眾參觀的地方,由于人的呼吸作用產生大量CO2使石質文物風化。因此,在觀眾人數較多的地方,要設法加快空氣流通,減少CO2含量。
    石質文物的防風化是一相難度較大的研究課題,現主要采取的措施是:采用高分子材料,對石質文物表面封護。此種防風化高分子涂料必須具有耐老化性強、不會使石質文物表面產生明顯光澤,同時還應有較好的透氣性,不會阻止石質的呼吸以排除水分。
    現已研究成功的有:PS防風化涂料、有機硅防風化涂料、有機硅和丙烯酸改性防風化涂料、有機氟樹脂類涂料等。 
    4)  修復補全技術及材料

    許多石質文物因年代久遠,產生裂隙、開裂后崩塌、殘缺。解決這類問題,一般采取的措施是:粘接、壓力灌漿粘接和補缺。
    粘接、壓力灌漿粘接所采用的材料主要是環氧樹脂或環氧糠酮樹脂。
    石質文物的補缺,要有根有據。補缺選用的石料,色澤盡可能與原文物一致,補缺完成后可稍加以做色,將外觀的色澤統一。

           

    5)  封護性保護處理技術及材料
    常用的防護措施是在石質文物表面用憎水材料,使保護材料滲進石質的孔隙中,阻止或減少水的滲透和污染物的化學侵蝕,防護材料應具有以下特性:
    防護材料的可逆性:如果發現處理材料開始老化(特別是石質品表面的材料,很容易被風化),就應該去除掉,重新使用保護材料
    防護材料有良好的透氣性:假使水滲進石質內水蒸氣還可從石質的孔隙中排出來
    防護材料抗紫外線的能力:能使石質文物較長時間暴露室外而表面的防護材料不會變色。
    室外石質文物常用的防護材料是:聚硅氧烷、烷氧基硅烷類材料,還有其與丙烯酸樹脂的混合材料。
    室內放置的石質文物的防護材料是:丙烯酸樹脂,微晶蠟等。
     
    4.保存環境要求
    一切物質,包括石質,都是趨向于與環境狀態(溫度、相對濕度等)相平衡。如果環境中某一參數,或多個參數發生變化,那么石質品的狀況(如化學組分、含水量等)會發生變化,以達到新的平衡。這些變化會使石質損壞,環境變化越快,石質品損壞越快。我們可以通過改善環境條件使變化過程延緩。
    室內石質文物,可采用空氣過濾和調節的方法
    室外石質文物,環境影響很大,防護措施:(1)安裝永久性透明防護罩。防護罩具有阻止熱氣和潮氣的功能,防止微生物生長;(2)在每年比較危險的季節(如冬天)使用不透明臨時防護罩;(3)引人熱空氣以避免產生冷凝水。
    這里要強調,無論哪種保護處理措施,也只能維持一段時間。延長石質品壽命的唯一方法是定期調查研究(一年一次或二年一次),當發現有新的損傷時,應采取適當的措施。定期調查和維護,需要有管理部門和專業技術人員負責。盡管維持這樣的管理需要費用,但經常調查維護是唯一實現石質品保護較為理想的途徑。

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