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摩崖石刻文物保护

发表时间:2013-06-22 来源:本站原创 作者:佚名 浏览次数: 文章字体: 打印
摘要:根据石质文物风化机理得知,一方面由于石料逐渐发生老化变质,这是不可抗拒的自然规律;另一方面,环境污染加速了岩石的老化,即自然因素和人为因素相互作用导致了石质文物的风化。然而,大量的石刻等露天石质文物置于大气环境、并非博物馆中,其环境的控制及调节实属不易,牵扯到化工、环保、水文、地质、文保等多个部门,是一个系统工程,需要综合治理,这无疑要耗费大量人力和资金。因此,人们便试图通过对文物进行渗透加固来延缓文物的老化,这是一种切实可行的保护露天石质摩崖石刻文物的方法。
根据石质文物风化机理得知,一方面由于石料逐渐发生老化变质,这是不可抗拒的自然规律;另一方面,环境污染加速了岩石的老化,即自然因素和人为因素相互作用导致了石质文物的风化。然而,大量的石刻等露天石质文物置于大气环境、并非博物馆中,其环境的控制及调节实属不易,牵扯到化工、环保、水文、地质、文保等多个部门,是一个系统工程,需要综合治理,这无疑要耗费大量人力和资金。因此,人们便试图通过对文物进行渗透加固来延缓文物的老化,这是一种切实可行的保护露天石质摩崖石刻文物的方法。

1.石质文物保护原则及对加固剂的基本要求

  石质文物加固剂分无机加固剂和有机加固剂两类,对其基本要求是:⑴材料的粘度低,渗透性或可灌性好。⑵材料抗老化性能良好。若时间久了发生老化,不应产生对岩石有破坏的新物质。⑶材料与岩石有较好的粘接力和附着力。论文检测。

2.加固材料

  2.1无机加固剂

  无机石材加固剂在十九世纪前就曾广泛使用。大多数无机加固剂是利用溶液中的盐份在石材孔隙中凝结或与石材发生化学反应而填塞石材孔隙以形成阻挡层或替代层。国际上曾用的无机加固材料有:石灰水、氢氧化钡、碱土硅酸盐及氟硅酸盐等。

  2.1.1石灰水

  石灰水加固石灰岩是利用氢氧化钙和空气中的二氧化碳作用,生成碳酸钙固体填充在石灰岩孔隙间来加固岩石,这种方法使用得很早,以后又停止使用多年。

  2.1.2氢氧化钡

  近年 Lewin S H发表评论肯定氢氧化钡在石质文物加固中的作用,认为氢氧化钡加固岩石成败的关键是加固的技术工艺。应该设法使碳酸钡晶体有足够时间去缓慢生长、碳酸钡大晶体与石灰岩中的碳酸钙呈分子相接,在相邻颗粒间形成矿物桥。因此,必须获得大颗粒的碳酸钡晶体才可能取得好的加固效果。在美国,位于哈特佛得城的康涅狄格洲议会大厦是用氢氧化钡加固的。

  2.1.3硅酸盐水泥、碱土硅酸盐等

  近年来,敦煌研究院又研制出高模数硅酸钾加固材料,主要用于孔隙大、强度低的砂岩及土遗址的加固。它的加固机制是:加固剂与砂岩内部易受水作用的泥质胶结物及与它们的风化产物起作用形成难溶的硅酸盐,从而提高岩石的物理强度和抗风化能力。

  2.2有机加固剂

  有机加固剂用于石质文物和古建筑保护已有四十余年的历史,分为小分子化合物和聚合物两类。

  2.2.1小分子化合物

  目前用得最多的要数硅酸酷,如德国产的Remmers300,可加固砂岩、砖瓦、黏土类文物。我们采用Remmers300对重庆大足北山136窟的五百罗汉进行了加固处理,效果良好。新加坡外交大厦、陕西西安大雁塔等也都用Remmers300加固过。Remmers300化学成分为正硅酸乙酷,是一种无色透明、渗透性非常好的加固剂。论文检测。

  2.2.2聚合物

  它在石质文物加固及封护中应用极其普遍,主要有:丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂等。

  3.加固技术

  3.1喷涂法

  加固石质文物最简单的方法是在表面喷涂加固剂,使其逐渐向内部渗透。一般先用低浓度溶液,然后再提高溶液浓度,不然会影响渗透深度。敦煌研究院采用一种喷枪喷涂高模数硅酸钾加固剂加固甘肃北石窟。喷涂时,喷枪离喷面30-40厘米,切勿太近。否则,喷出的浆液分散不均,会在岩面上产生流浆的痕迹。

  3.2贴敷法

  这也是一种常用的加固方法,通过在器物表面贴敷棉纱布,外加塑料膜以减少溶液挥发,可以延长器物和溶液的作用时间,提高加固剂的渗透深度。论文检测。

  3.3浸泡法

  对于小型的馆藏石质文物,如果能够搬动,可放在一个密闭容器中通过毛细作用将加固剂溶液渗透至器物内部,浸泡的时间一方面与器物的薄厚有关,另一方面还与岩石孔隙率有关。采用真空浸泡,可以提高加固剂的渗透深度。

  3.4灌浆法

  对石窟寺加固一般采用灌浆加固法。灌浆主要工艺步骤包括:
①清洗裂面、铲除杂草。可用高压水或高压空气流冲洗,用水洗的缝隙在灌浆前必须先用空气吹干,保证其粘接强度。近年来,国外非常流行用激光技术清理岩面效果不错。
②涂脱膜剂:将有机硅树脂(或硅油)涂刷在岩石裂缝边缘,如有浆液漏出,脱膜剂的涂刷方便剔除,保护岩面不受到损伤。
③布灌浆管:以管长10-12cm、直径0.6cm的金属管为宜,直径太大,安装时会多损坏雕刻品表面。
④封缝:沿岩石缝隙用环氧树脂胶泥封缝,缝封得严密与否是灌浆成败的关键。封缝不严密就会出现漏浆,灌浆的质量难以保证。
⑤检漏。
⑥灌浆:通过一定压力的压缩空气将浆料压进岩石的裂缝。
⑦修补作旧。

下面是乐山大佛修复对比图  

乐山大佛修复前

乐山大佛修复后效果
4.摩崖石刻加固材料及加固技术

  对摩崖石刻崖体表面加固,主要是给砂岩中加入胶结物使其恢复粘接性能,提高机械强度,是针对风化后的石质保护的最、有效最直接的方法和措施。由于题刻所处环境,与大地、山体相通,堵绝毛细水的作用非常困难,所以加固剂既能加固山岩又不受水的反复作用影响,且加固剂应具备不助长霉菌生长的作用。所选的加固剂强度不宜过大,否则会在加固与内层未加固交接界面上形成断层,而且加固剂不能仅加固表面,因此,加固剂必需有有足够的渗透深度,并且加固强度应该均匀地分布于渗透深度上。
  综上所述,在加固过程中采用有机硅类材料对遗址进行加固补强。这一材料的主要特点是其针对砂岩有良好的渗透性能够取得较好的渗透深度;与砂岩有良好的共容性,可取得适中的加固强度;其最大的优点是无论加固过程中,还是稳定后,甚至失效后都不引入与砂岩不溶或有害的物质。而且可重复使用,并且不影响以后的其他更有效的加固手段的引入。也就是说其符合文物保护原则中最实际、最有效的可重复操作原则。这里必需说明的一点是,该试剂不宜在潮湿情况下使用,必需先治理水害,后在实施化学加固处理,才能取得长久的保护效果。加固时采用有机硅氧烷单体聚合法,选用有机硅氧烷单体,甲基三乙氧基硅烷,甲基三甲氧基硅烷,四乙氧基硅烷或四甲氧基硅烷与少量引发剂混合均匀后浸渗或喷涂,可使3-5厘米厚的风化层得以胶结,且在其表面形成疏水性很好的保护膜。
    化学补强、封护工艺流程图:前期实验—表面清理—局部脱盐—第一次深度加固—第二表层加固加固—养护—憎水处理—保护效果检测注意事项:
①表面清理以人工机械方法为主不引入化学制剂;
②脱盐处理拟采用膏体涂糊的方法进行;
③第一次加固采用渗透性好的有机硅材料进行,第二次加固选用加固浓度较大加固强度高的有机硅材料进行;
④封护剂选取有机硅类憎水材料。
参考文献
[1]闫斌.概述石质文物保护[J].东南文化,2005,(01).
[2]王丽琴,党高潮,梁国正.露天石质文物的风化和加固保护探讨[J].文物保护与考古科学,2004,(04).

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