化学材料在石质文物保护中的应用

综述了目前石质文物保护中所用化学材料的种类、特点及应用,探讨了一些在石质文物保护中有发展潜能的化学材料。有机硅材料、纳米材料和仿生材料具有较好的应用前景。深入研究保护材料与石材的相互作用的微观机理,对于开发适用的石质文物保护材料是非常重要的。     

石质文物保护最新研究成果的探讨交流 2015中国石质文物保护国际学术研讨会述评

石质文物保护是包括文物现状调查、病害机理研究、环境监测分析、保护材料研制、保护修复操作、保护档案建设、美学价值讨论等内容的系统工作,是一个由考古、艺术、物理、化学、生物、环境、地质等多学科分工与合作的过程。2015中国石质文物保护国际学术研讨会旨在展示石质文物保护领域最新研究进晨与成果、为与会专家学者提供一个探讨和交流石质文物保护研究的平台。研讨会内客包括石质文物保护原则、理念的探讨,遗产监测与保护策略,诊断分析方法在石质文物保护中的应用,信息技术在石质文物保护中的应用,保护材料、技术、方法应用研究等,较为全面的反映了近年来专家、学者们在石质文物保护领域所取得的最新研究成果。     

关于文物保护材料的研究与探索

通过大量实验检测和现场试验,对石质结构古建筑保护系列化材料的研究,取得了初步成果,并正在进一步应用和改造,受到文物保护专家的肯定。随着保护材料的应用,与之相应的技术研究也取得可喜成果。     

常见加固材料在石质文物保护修复中的应用

在我国各地分布着许多石质文物,其表现形式多样,造型多异,价值突出。由于历史悠久,受各种因素的影响,很多石质文物面临着严重的风化问题,急需保护处理。随着科学的发展现用于文物保护修复的材料越来越多,各种加固材料得到了广泛的应用。本文介绍石质文物加固的多种材料,主要包括无机材料、有机材料、新型材料等,以及各种材料的基本性能与特征、加固原理、效果对比,优缺点和应用。     

劣化石刻表层生物矿化加固材料的探索性研究

许多濒危石质文物表层劣化现象严重。但是,以往使用的表层加固材料很难令人满意,探索新的疏松岩石表层加固材料已是当务之急。由于天然生物矿化物耐候性优越,与基底岩石相容性良好,具有较好的加固作用,本工作依据生物矿化的原理,以不同生物大分子溶液作为有机模板,分别控制草酸钙、磷灰石和碳酸钙过饱和溶液于室温下在疏松岩石仿制样品的表层及孔隙内结晶生长。通过抗压强度、表面硬度和耐水浸泡等试验进行了加固效果评价,以考察仿生物矿化材料对含钙疏松岩石的加固能力。实验结果表明,仿生合成的生物矿化材料均具有一定的加固效果,其中以磷灰石仿生矿化材料的加固强度最大,以硫酸软骨素为模板的加固效果为佳。并且,在考察的3种加固方式中,以"直接混合"的加固强度更好,以"表面渗透"的耐水浸泡能力更强。本工作为开发濒危石质文物表层加固材料提供了新的思路。     

石质文物保护中的化学清洗技术

本研究综合性评述了石质文物化学清洗技术。对于石质文物的清洗原则、石质文物表面污染物的种类、化学清洗技术与其他特种清洗技术的关系、各种化学清洗方法的主要原理和应用实例、贴敷法清洗操作技术等,结合国际国内文献和与浙江大学合作开展的一些研究工作进行了梳理和阐述。希望能为国内石质文物保护工作者开展相关研究时提供思路和借鉴。     

砂岩文物加固材料与实验室工艺研究

风化砂岩文物的加固是文物保护的重要课题。在本研究中,选择与严重风化的云冈石窟石质文物材质相同的新鲜砂岩为研究对象,采用化学加速风化方法将石质试样进行风化模拟处理,使其风化程度接近于石窟文物本体。利用4种硅酸酯类加固材料和7种实验室工艺条件,对风化模拟石质试样进行加固处理。对处理后的石质试样进行渗透深度、色差、耐盐性、耐紫外老化、无侧限抗压强度性能测试,评估各材料与实验室工艺加固效果。经研究表明:不同材料对风化砂岩均有加固效果,其中硅酸乙酯及其低聚物材料加固作用明显;同种材料、不同实验室工艺条件下加固效果却不一样,减压浸渍法实验室工艺的加固效果最大。本工作结果将为砂岩类石质文物现场加固保护提供科学基础数据。     

石质文物保护工程勘察技术发展现状及趋势

石质文物勘察技术是伴随着石质文物保护工程发展应运而生的。由于不可移动石质文物保护对象的不可再生性,工程尺度与一般建设工程、岩土工程和地质工程存在差别,一般的岩土工程勘察工作往往无法完全满足文物保护工程设计精度要求,因此,根据专业技术要求完成专业勘察工作,应是石质文物保护工程的必然要求。经过半个多世纪的努力,目前石质文物勘察技术体系已基本构建,但勘察工作与设计任务严重脱节的问题需要引起重视。应在文物保护工程勘察工作中针对不同的工作对象,制订研究方案,拓展勘察技术方法。未来不可移动石质文物勘察技术发展方向,将体现文物保护工程的专业化和行业特点,还需要针对对象、环境开展理论、技术、操作等各层面的适用性应用研究工作。     

浅谈石质文物的保护

随着社会经济的发展,石质文物受到越来越多的侵害,石质文物保护面临新的挑战。本文从法律法规、社会公众和文物保护工作者的素质及石质文物保护的专业技术等方面因素进行分析,提出只有从法律上制约、财政上保障、专业技术上支撑、责任心上落实,才能将石质文物保护好。     

文物岩石材料劣化形态分类研究及应用

为了弥补我国在文物岩石材料劣化形态分类研究的空白,本工作系统地研究了目前国际上文物岩石材料劣化勘察领域关于劣化形态分类的主要研究成果,在此基础上,通过对我国二十余处石质文物的调查和实践提出了一个既与国际研究成果接轨又与中国实际情况相结合的三级分类结构。该研究成果可为中国石质文物保护技术人员的工程实践提供参考。     

石质文物表面防护中的问题和新材料

野外的大型石质物暴露在自然界的风化环境中,近代环境污染和酸雨使侵蚀更加严重,已有许多防护材料用于石质物的防护,本分析了目前防护材料,特别是憎水性有机高分子防护材料在使用中存在的问题,并初步探索了使用新的生物无机防护材料的可能性。     

Advanced design of Chinese traditional materials for the conservation of historic stone buildings

The conservation of historic stone buildings and sculptures is recently receiving growing attention and becoming a focus of research because of rapid changes in weather conditions (pollution, acid rain, etc.). Presently, techniques for stone conservation primarily involve the use of organic coating treatments, but their side effects have been recognized. In contrast, some traditional materials used in historic stone buildings function well for thousands of years. In this paper, we report our research on the reasons why traditional protective materials can provide an unexpected long-term protection. First, calcium carbonate was prepared according to a formula for making Chinese traditional consolidating materials, and its structure and morphology were examined by different instruments. Second, the reinforcing effectiveness of the prepared CaCO₃ powders was tested and analyzed by investigating its surface characteristics. The experimental results reveal that a biocontrolled process occurs, in which an organic template can induce the precipitation of a mineral structure, which in turn results in a great improvement in the conservation of the historic stone buildings protected by these traditional protective materials. This provides a contribution toward the development of new researches on biocontrolled processes and on some protective materials with excellent performance through biocontrolled synthesis.     

Oldowan behavior and raw material transport: perspectives from the Kanjera Formation

The archaeological record of Oldowan hominins represents a diverse behavioral system. It has been suggested that exploitation of lithic resources by Oldowan hominins was simplistic and represented mostly use of local sources of stone. Here we investigate the raw material selection and transport behaviors of Oldowan hominins reflected in the stone artifact assemblages from the Kanjera South Formation, South Rachuonyo District, Kenya. Using geochemical methods (ED-XRF) artifacts are linked to primary and secondary source outcrops throughout southwestern Kenya. These data show that hominins selected raw materials for transport at frequencies that are significantly different from their availability on ancient landscapes. Furthermore, a substantial proportion of the assemblage represents transport over relatively long distances (>10 km). Our study further suggests that in the early stages of stone tool use hominins used a wide variety of raw materials and selected these materials at some distance from their eventual discard locations. Early hominin behavior may have incorporated an understanding of raw material source distributions across a more extensive landscape than has been previously documented. This supports the growing perspective that Oldowan technology represents a more complex behavioral pattern than is usually associated with the beginnings of hominin tool use.     

防水材料在木材保护中的尝试

防水材料是在室外岩土文物保护中广泛使用的一种材料.为了解常用防水材料应用于木材上的效果,使用全自动测色色差仪、接触角测定仪等对防水材料处理前后木材各项性能的变化进行了测定分析,包括颜色变化、接触角变化、毛细吸水、全浸吸水、霉菌实验、防水剂分布和对后续保护的影响.实验表明,各种防水材料处理后的木材都有一定的防水效果.其中,高浓度WD-10在各方面表现优良.在长期的潮湿环境下,木材仍然滋生霉菌,因此需要同时考虑使用防霉防腐剂和其他保护材料.防水材料的使用不会影响到后续保护工作.     

微波技术在砖石质文物含水率检测中的应用

水是造成砖石质文物劣化的主要因素之一,因此探明其在文物内部的分布、运移规律是开展保护研究的重要基础。微波技术在检测材料内部的水分含量方面表现出较好前景,但在文物保护领域还未普遍应用。基于此,本研究首先介绍了微波技术的理论基础和相关仪器,并选取山西省的长春玉皇庙为对象,针对砖石材料的内部含水率开展了室内样块检测和现场墙体检测。结果表明,微波技术能够较为准确地揭示出文物内部的空间含水率分布规律,这对于研究其病害成因等具有重要作用。此外,与其他多种无损检测技术相比,微波技术检测材料含水率的优点更多,值得文物工作者进一步研究与应用。     

Carbopol 934树脂作为清洗材料的应用研究

在对文物进行保护处理过程中,清洗是非常重要工作之一。新的清洗材料、清洗工艺的研究,对文物保护技术的发展具有重要价值。本研究对Carbopol 934树脂应用于纺织品清洗的清洗效果、清洗工艺进行了研究,并对其在纸张和砖石文物上应用的可能性进行了尝试。研究结果表明,Carbopol 934树脂应用在纺织品清洗中具有作用时间长、扩散小的优点;同时应用隔离层能减少残留,达到更好的清洗效果;可有效地用于砖石、纸张和织物上污垢的去除。     

石质文物表面憎水性化学保护的副作用研究

根据最小干预和不影响文物原貌的原则,使用表面化学防护和化学加固等保护材料被认为是保护石质文物的有效方法。目前,已试用于石质文物表面保护的化学材料主要是有机硅等有机化合物。这些有机材料能起到一定的防水和加固作用,但是也潜在不少问题,一些可能的危害目前还没有引起人们足够的重视。本工作以通用有机硅类防水加固剂为表面保护材料,以砂岩、凝灰岩、白云岩、大理岩和花岗岩为保护对象,模拟各种破坏因素,包括干湿循环、盐结晶、冻融和加热等的作用和联合作用,研究了表面化学处理后岩石样品在模拟环境中的变化情况,发现破坏现象严重。其中,化学保护剂在石材表层产生的亲水/憎水界面导致石材受某些应力的加速破坏是重要原因。上述研究结果提示,在石质文物的保护中应慎重使用憎水性表面化学保护剂。     

壳聚糖/二氧化硅复合仿生膜对 碳酸盐石材的保护作用

为探讨壳聚糖/二氧化硅复合仿生膜对碳酸盐石材的保护作用,采用仿生合成技术,以十六烷基三甲基溴化铵为有机模板,能过壳聚糖调控二氧化硅颗粒的生长,在碳酸盐石材表面仿生合成得到了一层壳聚糖/二氧化硅复合保护膜,对其基本性能进行了检测评价,并利用衰减全反射红外光谱和场发射环境扫描电子显微镜表征了膜的结构形貌。实验结果表明,该膜具有优良的耐酸、耐污性能,提高了膜层的抗冻融性和耐热老化性能,并保留了石材原有的吸水性和透气性。壳聚糖/二氧化硅复合膜改善了单一二氧化硅膜的开裂问题,且该保护膜与石材基体结合紧密、膜层薄,小影响石材外脱,是一种良好的碳酸盐石材保护材料。     

生物技术在文物保护修复中的应用研究进展

在自然因素和人类活动作用下,古代壁画和石雕石刻等珍贵文化遗产普遍存在酥碱粉化、盐霜结壳、风化脱落、烟熏污染等类型病害,研发相应的保护修复材料和技术长期以来都是文物保护领域关注的焦点。近年来,生物纳米材料和生物技术因其绿色环保、兼容适用、效果良好等优势正逐渐成为常规物理措施和化学材料的补充或替代方法。本研究系统总结和梳理了功能微生物、生物酶、代谢产物及创新性生物技术在国内外文物保护修复中的发展脉络和应用现状,重点对生物清洗技术和生物加固技术的最新研究进展和存在的问题进行了综述。旨在为科研工作者开展基于生物技术的文物保护修复创新性研究提供参考和借鉴。