贡嘎曲德寺空鼓壁画修复实验研究

在西藏寺庙的壁画病害中空鼓是较为严重一类病害,贡嘎曲德寺地处雅鲁藏布江河谷,不同于布达拉宫壁画干燥的赋存环境,地下水位变化导致墙体毛细水上浸明显,传统高模数硅酸钾(PS剂)配粉煤灰作为灌浆材料在潮湿环境中易导致壁画酥碱病害。针对这一问题,通过室内实验和现场试验,筛选出以丙烯酸乳液为主剂,水硬性石灰加粘土为填料的灌浆材料,取得了良好的效果,灌浆修复后可避免壁画酥碱病害。研究结果表明,对西藏地区潮湿环境下的壁画修复,丙烯酸乳液加水硬性石灰加粘土的灌浆材料具有广泛的应用价值。     

基于凝胶法的古代壁画表面加固材料的去除技术模拟研究

为了延长古代壁画的寿命,保护工作者通常将一些现代高分子材料渗透到壁画颜料层,用以黏结加固濒危的壁画。这些材料对壁画的保护发挥了积极作用。但是随着时间的推移,有些材料已经开始劣化,逐渐丧失作用,有的甚至会加速壁画的破坏。因此,古代壁画表面失效加固材料的清除技术已经成为文物保护需要解决的重要科学技术问题。本项研究针对中国古代壁画4种常用黏结加固高分子材料,聚醋酸乙烯乳液、纯丙烯酸乳液、有机硅改性丙烯酸乳液和Paraloid B72树脂,开展了清除技术的实验室模拟研究。本工作使用目前最环保和高效的水凝胶清洗技术,设计制备了4种凝胶材料,制成16个凝胶配方,结合乙酸乙酯、对二甲苯、正戊醇、碳酸丙烯酯等清洗剂,从凝胶的工作性能、凝胶与清洗剂的相容性、清洗剂对壁画表面层的破坏性、对4种粘结加固材料的清除能力,以及粘结加固材料老化对去除率的影响等方面,在瓷板、玻片和模拟壁画上开展了系列实验研究,从中筛选出分别适合于清除这4种常用高分子材料的凝胶清洗方法,计算了去除率,初步摸清了相关技术数据。     

空鼓病害壁画灌浆加固技术研究

壁画空鼓病害是最为严重的壁画病害类型之一,如何科学解决壁画空鼓病害是目前迫切需要解决的主要问题,对保护人类优秀文化遗产具有重要意义。本工作在室内模拟实验和现场试验研究的基础上,结合对西藏布达拉宫等处古建筑空鼓病害壁画的修复加固治理,系统总结了空鼓病害壁画灌浆加固的基本原则、材料与修复工艺,重点讨论了灌浆孔与锚固孔位置选择的标准、注浆管的埋设,水灰比与灌浆量的控制,壁画支顶防护的作用,灌浆结合锚固补强的技术要求,补色的标准与原则,灌浆效果的评价及灌浆设备的研制与开发等关键的技术问题。结果表明,壁画灌浆结合锚固补强技术是解决空鼓病害壁画的主要措施之一。     

南京堂子街太平天国壁画再保护

为了使已经经历过保护修复的14幅南京堂子街太平天国时期的壁画能够更好地保存和展览,在全面的现场调查和修复资料收集的基础上,对壁画实施了现场预保护、搬迁以及实验室保护修复。采取了比较成熟的保护材料Paraloid B72、Primal AC33对壁画进行加固回贴;并将蒸汽清洗、激光清洗引入到壁画的表面清理中;同时改善了灌浆材料;采用了贴木浆纸、预先刷涂乙醇等改良工艺。在上述措施的综合使用下,壁画再次保护修复后效果良好。此保护修复方法可对类似需要再保护的壁画提供借鉴。     

微乳液在清除文物失效保护材料中的应用研究——以壁画清洗为例

众多化学清洗方法中,微乳液清洗剂因其对文物的安全性、环境友好性、施工工艺的简便性等优势,被选作去除文物失效保护材料的方法之一。本文通过实验室模拟实验和吉林省两座墓葬壁画现场试验,以丙烯酸树脂Paraloid B72和三甲树脂为研究对象,运用光学显微镜、光泽度仪、接触角测量、扫描电镜、红外光谱等检测技术研究微乳液清洗文物失效保护材料的效果和特性。结果显示,微乳液清洗更加适用于表面耐水文物的清洗;相较于纯溶剂清洗和凝胶清洗,微乳液清洗的针对性比较强,特定的微乳液只适用于特定的清洗对象;对质地疏松或者卷曲、起翘等病害的文物,清洗局限性较大。但微乳液清洗针对性强的特性配合一定的施工工艺可用于较为彻底地解决因保护材料失效造成的卷曲、起翘等病害。鉴于文物失效材料情况比较复杂,其清洗方法和清洗工艺要根据实际情况不断调整,综合运用多种有效的清洗方式,在达到较好清洗效果的同时,亦可实现对文物的最小干预。     

浅谈昙石山遗址出土骨质文物的现场保护

昙石山遗址目前尚保存有10余具新石器时代晚期的人类和动物骨骼遗骸,为更加全面长久地保护这些骨质文物,在充分了解自身病害原因和骨质组成特点的基础上,通过新一轮的保护试验,并经对比研究表明:有机硅改性硅丙乳液作为加固剂材料、丙烯酸树脂+羟基磷酸钙作为修复材料,以及有机硅氟作为封护材料,基本适用于昙石山遗址出土骨质文物的现场保护,效果相对较好。该试验结果可为我国南方地区的骨质文物现场保护和进一步研究提供范例。     

古格遗址壁画制作工艺研究及保护效果评估

古格王国遗址壁画独特的题材为研究其政治体制、宗教文化及社会经济提供了重要历史资料,但酥碱、起甲、脱落等病害严重威胁壁画完整性。通过现场调查结合微损取样分析,对古格遗址现存壁画的颜料成分及制作工艺进行研究,并针对壁画病害开展了修复材料现场筛选试验,同时对修复效果进行了评估。结果表明,壁画层面结构为支撑体、地仗层、颜料层,除白殿壁画外,其他殿（洞）壁画表面均有一层桐油类涂层。壁画蓝色和绿色颜料分别为石青、石绿,金色颜料为金粉或金箔,金层下衬有朱砂层,黑色颜料未检测出,橙色、红色颜料为朱砂,暗红色为土红。壁画绘制过程为：用黑色炭笔绘制起稿线,对人物之间面积较大的空档区域着色,为人物填色,以平涂为主,辅以晕染,皮肤部位最后着色,金色部位则是先以朱砂打底,然后敷以金粉或金箔,用细色线、墨线勾定外部轮廓,金色部位用红色线勾定,绘制花纹,并在壁画表面涂一层桐油类的透明涂料。采用有机硅-丙烯酸乳液和丙烯酸乳液单独使用或以不同配比混合使用修复起甲病害,采用有机硅-丙烯酸乳液和丙烯酸乳液混合液修复地仗层酥碱病害,采用点状灌浆为主、锚固补强的方法加固空鼓病害,使用手术刀等去除历史加固部位,并补做新地仗,采用...     

硅酸乙酯类加固材料在潮湿环境土遗址加固保护中的应用研究

潮湿环境土遗址因含水率高、成分及所处环境复杂等特点,是文物保护工作中最难保护的文物之一,深入开展加固保护材料适用性及优化组合研究对于潮湿环境土遗址保护具有现实意义。以上海广富林文化遗址"F12房址"为对象,选取硅酸乙酯类加固材料Remmers SAE 300和SAE 300E,对其不同比例配合下的加固效果进行试验研究。通过表观形貌、渗透性、强度及抗水崩解性等指标分析,结果表明不同比例配合下的加固效果虽存在一定差异,但均能有效提高土体抗粉化能力和抑制霉菌生长,且当含水率较低时,加固作用将显著提高土体无侧向抗压强度和抗剪强度。研究结果对综合评定硅酸乙酯类加固材料在潮湿环境土遗址加固保护中的应用性有参考价值。     

常见丙烯酸酯乳液加固脆弱考古出土漆膜的实验室研究

以常用的丙烯酸酯乳液AC33、B60A、MC76、SF016作为脆弱考古出土漆膜的加固剂,利用静态热机械分析仪微损、精确的特点,对加固前后漆膜的弯曲强度进行测试。根据漆膜应力应变的提升程度,对4种加固剂的保护效果进行量化评价。结合扫描电镜观察漆膜表面和剖面加固前后的孔洞、裂隙填充情况以及加固剂成膜状态,揭示其加固特点。结果发现,加固后漆膜的应力提高了56%～3 511%,应变提高了103%～3 876%,其中质量分数为20%的AC33增强效果最好,20%的B60A增韧效果最好,MC76和SF016加固效果相对较差。20%是4种加固剂的最佳使用质量浓度,此时漆膜孔洞和裂隙被完全填充,加固剂在漆膜表面形成连续的薄膜且不过量堆积。本研究将静态热机械分析仪用于极端脆弱考古出土漆膜的残余力学强度测试和加固剂保护效果的量化评估,探讨4种典型丙烯酸酯乳液对漆膜机械强度提升的规律特征,获得了较好的结果,将为考古出土糟朽漆器保护修复遴选加固剂提供科学参考。     

一种新的壁画修复材料黏结性评价装置及应用研究

为了可直接考察修复材料对壁画颜料层-地仗层(地仗层-地仗层)的黏结性,借鉴敦煌石窟泥塑制作"木骨泥胎"原理和涂层、黏接剂附着力和黏结强度测试方法,设计了一套拉拔模具。该装置解决了壁画修复材料评价中黏结界面错位,客观数据获取难,适用性差,耗时长等问题。试验测定了6种常用修复材料在质量浓度5%条件下的黏结强度,确定其黏结性强弱顺序为:纯丙乳液聚乙烯醇PVA-1788白乳胶硅丙乳液明胶(Paraloid b-72)。基于试验数据,提出选择修复材料及工作浓度时,应以接近原有胶结材料(明胶)黏结强度为宜。     

陶质彩绘文物保护材料有效寿命预测方法的探索性研究

文物保护材料有效寿命的预测是文博领域十分关注的科学问题。为此,本研究通过对仿真样品进行多组平行老化实验,借鉴动力学方法探究环境对纯丙(纯丙烯酸乳液)、硅丙(有机硅-丙烯酸乳液)及B72(Paraloid B72)等保护材料有效寿命的影响。实验包括三个部分内容:一、测量仿真样品上保护材料在不同老化条件下的接触角及色度变化,以表征其耐候性;二、测量紫外光照射时间不同保护材料的可逆率变化,以表征其耐光性;三、对三种材料做热重分析,并利用热动力学原理预测其热老化寿命。所得结果如下:一、通过对仿真样品的老化循环可以直观地表达三种保护材料的耐候性,发现与文物本体的"相容性"是三种材料失效的主要原因,在不同组的老化实验中,可以看出三种材料各有优劣;二、通过测量几种保护材料的"可逆率"发现,紫外光照射下纯丙、硅丙、B72均符合二级反应,可以此为依据通过计算的方法推测保护材料在紫外老化条件下的耐久性;三、通过数据可知,在稳定、低温环境下,高分子材料的耐久性均非常优异。随着环境温度升高,保护材料的有效寿命会明显缩短。本研究探索的结果,可为现阶段较常使用的文物保护材料的寿命预测提供一些思路。     

南唐二陵壁画历史保护修复材料的分析

为了确定南唐二陵壁画已有保护修复材料的种类,使用多光谱摄影技术分别对钦陵和顺陵壁画保护修复材料的分布区域进行探查,在紫外荧光图像中确定了保护修复材料的位置,通过红外光谱和热裂解-气质联用技术对材料进行了成分分析。结果表明二陵壁画所使用的保护修复材料主要为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和聚醋酸乙烯酯,还发现少量多糖类物质,为调和地仗石灰层所使用的糯米汁。该研究表明通过多光谱摄影技术提供线索,使用红外光谱、热裂解-气质联用确定成分是一种可靠的墓葬壁画保护修复材料分析方法体系,为墓葬壁画保护修复材料的鉴别提供借鉴,也为保护修复材料在墓葬壁画中的应用效果评价和劣化机理研究提供参考。     

新型文物封护保护材料氟橡胶耐紫外性能研究

封护措施对文物保护修复具有重要的意义,封护保护能有效阻隔环境因素(水分、氧气、空气污染物)对文物的影响,提高文物的耐腐蚀性。目前丙烯酸树脂B72和有机硅在文物封护领域应用较多,它们对于馆藏文物的保护有显著的效果,但它们的耐紫外性能不佳,不能很好地满足户外文物长期保护的要求。近年来氟碳材料由于具有优异的耐候性和耐老化性,已逐渐受到文物保护工作者的重视,本工作选择了一种新型氟碳材料F2311型氟橡胶作为研究对象,近年来已有将氟橡胶应用于金属文物、陶器、彩绘、壁画等文物封护保护的报道,但报道多侧重于应用,未见从理论方面验证或考察氟橡胶保护效果的研究。为了研究氟橡胶的耐老化性和在文物封护领域的适用性,本工作选用了丙烯酸树脂B72和2种有机硅涂料(分别为正硅酸乙酯和工业成品KSE-OH300)作为性能对比研究,通过紫外加速老化实验对它们进行了长期老化测试,利用红外、接触角、色差仪进行了结构和性能表征。结果表明:1)新型氟碳材料氟橡胶具有较优的紫外线耐受性,其在长期的紫外照射作用下颜色、结构和疏水性能均未发生明显变化,推测氟橡胶能够长期用于文物户外或户内封护保护,特别是针对处于复杂存储环境的文物保护有广阔的应用前景;2)B72在紫外照射下会发生氧化降解行为,红外证明这种降解反应在紫外照射初期就开始发生了,B72在紫外光下氧化降解导致封护膜发生黄变,在文物表面造成色差,推测B72不适用于户外文物的长期封护保护;3)2种有机硅类材料成膜后疏水性能一般,且在紫外辐射下结构趋于不稳定,外观也会发生黄变,推测这2种有机硅同样不适用于户外文物的长期封护保护。本工作通过评估材料的耐紫外性能来考察它们的耐老化性和在文物封护领域的适用性,研究结果表明新型氟碳材料氟橡胶与B72和2种有机硅相比,具有更优的紫外线耐受性,该考察结果可为文物封护材料的选择提供参考。     

用于壁画修复的两种动物胶的性能表征

动物胶作为一种常见的壁画修复材料,具有无毒,无腐蚀,与壁画兼容性好等优点,同时也存在耐水性差、易受微生物侵蚀等缺点。为了探索壁画修复中所用动物胶的性能,选择牛皮胶和明胶(化学纯)两种材料作为实验对象,对两者的性能进行了实验室表征。结果表明,质量分数大于等于1%,小于等于3%的牛皮胶,水汽透过率高,粘结强度适中,渗透性好,对壁画光泽度、色度影响小,更适合莫高窟壁画的修复实践。     

Design and evaluation of hydraulic lime grouts for the reattachment of lime plasters on earthen walls

Abstract

A laboratory and field testing programme for the formulation and evaluation of hydraulic grouts was developed for the reattachment of lime plasters on earthen (adobe) walls. Formulations utilizing kaolin, hydraulic lime, ceramic microspheres, and fine silica sand, with and without the addition of an acrylic emulsion, were prepared and evaluated in a three-stage testing programme. Standard tests were employed to measure injectability, viscosity, set time, shrinkage, weight, splitting/tensile strength, water vapour transmission rate, and adhesive bond strength. Grout microstructure was comparatively examined using scanning electron microscopy. Of the 18 grout formulations tested, only one mixture composed of (parts by weight) 1 part microspheres, 1 part sand, 2 parts hydraulic lime, 10% part acrylic emulsion was found to meet all the essential performance criteria established.     

聚丙烯纤维、偏高岭土和细砂对水硬石灰改性的研究

为改善水硬石灰的力学性能,适当提高其抗压与抗折强度,本工作设计并制备了添加不同配比的聚丙烯纤维、偏高岭土和细砂的水硬石灰,并对其力学强度,矿物成分和微观形貌进行试验研究。结果表明,单独添加30%偏高岭土、0.1%聚丙烯纤维或者50%石英砂的水硬石灰抗压强度相对较高。在偏高岭土-水硬石灰中,单独添加0.1%短长度聚丙烯纤维或者共同加入0.1%聚丙烯纤维和50%石英砂可以提高其长期抗压强度。添加聚丙烯纤维还可以提高水硬石灰抗折强度。钙铝水合物不稳定和长期抗压强度下降有关,添加1%聚丙烯纤维可以提高碳酸化反应。聚丙烯纤维还能够增大水硬石灰内部的摩擦力和锚固力。在南京市罗廊巷太平天国建筑壁画保护中,对于地仗层脱落部位的修补采用改性水硬石灰进行了局部应用,效果良好。     

HDI三聚体加固材料对纸质文物字迹保护性能研究

以HDI三聚体化学加固材料对纸质文物中字迹保护效果为研究对象,选用纸质档案中常见的墨汁、碳素墨水、蓝黑墨水、纯蓝墨水、红色墨水、铅笔字迹等材料,根据加固前后字迹的颜色变化、扩散现象,以及与壳聚糖、羧甲基纤维素、明胶-甘油溶液加固材料所做的对比,对HDI三聚体加固纸质文物字迹的安全性进行评估,并依据耐酸性、耐碱性、耐氧化性和耐干热老化性能对其耐久性做出综合分析,进而探究HDI三聚体加固材料对字迹的保护效果。结果表明:在安全性上,HDI三聚体相比其他加固材料性能更优;在耐久性上,其对墨汁、碳素墨水字迹的保护效果较好,对蓝黑墨水、纯蓝墨水、红色墨水、铅笔字迹的保护效果相对较差。另外,依据字迹材料特点,选取适当质量分数加固溶液方能达到理想的加固效果。