甲基三甲氧基硅烷对砂岩石刻封护性能的实验室研究

为了解砂岩石刻用甲基三甲氧基硅烷材料封护处理后的各项性能,选择四川省内风化较严重的摩崖造像区的砂岩作为实验样品,采用浸水、酸雾、盐老化、光老化、循环破坏等方法对材料的憎水性、透气性、耐老化性能进行实验测试。试验表明,砂岩样品用甲基三甲氧基硅烷封护处理后其憎水性、耐老化性都有较大的提高,透气性没有太大的改变,半涂样品经循环破坏处理后,表面出现开裂现象。通过研究表明,甲基三甲氧基硅烷材料处理砂岩后其憎水性和耐老化性都较好,但循环破坏实验提示,甲基三甲氧基硅烷材料处理石刻可能对其表面产生负作用,在石刻保护中应慎重使用。     

新型氟硅丙烯酸树脂镀膜技术在榆木类木构古建筑保护领域的应用研究

本工作以江西省赣州市大余县左拔镇云山村晚清时期的榆木木构民居建筑为保护研究对象,从新型氟硅丙烯酸树脂材料的分子设计、镀膜剂配方与涂布工艺的优化等方面入手,对该地区榆木类古建筑的镀膜保护技术进行了研究。研究结果表明,由甲基丙烯酸十二氟庚酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯等单体的多元共聚制备得到的氟硅丙烯酸树脂镀膜剂,具有良好的耐化学腐蚀性、耐候性、疏水疏油性、抑菌、超薄、高透光性(无反光)和阻燃等综合特性。该镀膜剂可采用传统涂布工艺,涂布与成膜过程无有毒有害物质排放,可实现对木质材料纤维微结构表面的有效包覆,在不改变榆木类木构古建筑外观的情况下,实现对榆木类木构古建筑的有效保护。     

室外金属文物表面保护材料的探讨

根据物保护科学技术的特殊要求,调查了各种涂料的性能以及使用效果,分别选择有代表性的有机硅类涂料、聚氨酯类、硝基清漆和丙烯酸类涂料样品重新试验验证。按涂料行业的标准检验方法,对涂护材料的弯曲强度、冲击力、硬度及附着力指标进行测试检验,从中选出最佳室外金属物表面保护材料。经过试验验证所得结果与现实应用相一致。     

高分子材料Si97在砖质文物保护方面的应用研究

为找寻适宜砖质文物防风化保护的新材料,摸索出一套较完善的保护方法和经验.在找出导致砖质文物风化、酥碱的主要原因后,对十几种高分子材料进行防水、防酸、防盐、防污染、耐热老化、耐紫外线等试验,从中选择出较为理想的新型保护加固材料Si-97.该材料用于风化、酥碱的砖质文物中,使残损砖质文物得到了一定的保护和加固.不仅达到了延长砖质文物寿命的目的,而且减少了维修经费.Si-97材料是在有机硅中加入二甲基硅烷、胺基硅烷、环氧硅烷等材料进行改性而成,增加了有机硅聚合物的柔韧性、降低了脆性,提高了材料的耐老化性能.Si-97具有较好的保护效果,社会效益和经济效益明显.建议推广应用.     

赤藓糖醇在考古木材保护中的应用

选取3种不同遗址出土(出水)的考古木材为试验样品,以赤藓糖醇为定形加固材料,在50℃恒温水浴中以不同质量分数的赤藓糖醇溶液对试验样品进行渗透填充,渗透填充结束后采用真空冷冻干燥方式对试验样品进行脱水干燥。分别从尺寸稳定性、环境稳定性、力学性能、显微形貌几个方面考察了赤藓糖醇对考古木材的定形保护效果。试验结果显示赤藓糖醇作为定形加固材料能够对考古木材起到良好的定形保护作用,定形保护效果随赤藓糖醇质量分数的增加而提升,质量分数为30%赤藓糖醇即可显著提升考古木材的尺寸稳定性、环境稳定性和力学性能。赤藓糖醇以晶体形式在考古木材细胞壁上析出,对木材组织起到支撑和加固作用,提高了考古木材的尺寸稳定性和环境稳定性。     

田螺山遗址出土古菱角实验室保护方法初探

为探讨余姚田螺山遗址出土古菱角的实验室保护方法,选用PEG 4000法、山梨醇法、乙醇-十八醇法对其进行试验,并以空白样品为参照,分别对不同方法处理后的古菱角样品进行多方面分析,以选取保护效果最佳的处理方法。经过处理的古菱角尺寸干缩率明显下降,基本密度大幅提高,菱壳强度增加,并能保持成分基本不变。切片显微观察表明,加固材料的填充能有效支撑菱壳的细胞壁,使古菱角保持稳定的状态。乙醇-十八醇法通过乙醇置换脱水后在水浴加热的条件下使十八醇渗透菱角进行加固,处理后的样品表面色泽与冻干的空白样品最为接近,且久置后状态稳定,在三种方案中最佳。     

南京六朝建康都城城墙夯土遗址锚杆加固技术研究

为了对南京六朝建康都城城墙夯土遗址进行科学保护,确保遗址展示面的结构安全,首先通过ANSYS有限元模拟对城墙夯土遗址的现状及锚杆加固后的结构性能进行研究,分析包括锚杆长度、锚杆角度、锚杆弹模、锚杆直径、边坡坡度、锚杆间距、土体含水率等参数对遗址安全性的影响,得出不同参数变化下的夯土遗址结构的安全系数,给出了适合夯土遗址锚杆加固的优选技术参数。为了验证理论计算的准确性以及锚杆和灌浆材料施工的可行性,进行了锚杆和灌浆材料的拉拔试验。最后,结合理论分析和试验研究结果,提出了采用不锈钢锚杆和改性泥浆灌浆的方法进行遗址锚杆加固的设计方案。该城墙夯土遗址锚杆加固技术研究的成功,可为类似文物保护设计分析提供参考。     

矿化溶液浸泡-气体扩散法加固骨质文物

本研究探讨了以钙源、磷酸盐源、胶原蛋白矿化溶液浸泡—气体扩散多循环法加固古代骨骼材料的工艺方法，并利用超景深显微镜、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪、扫描电镜和色度分析法、抗压强度试验等方法研究了保护效果。结果表明，利用该工艺处理后的生物磷灰石骨骼具有加固材料成分和骨质本体一致，原位合成且深入到骨质内部等特点，克服了有机聚合物及其他矿物材料简单物理充填的一些弊端，且处理过程简单、效率高、外观改变小，能满足对脆弱骨质文物、人骨及其他动物骨骼的加固保护需求。     

用于古建筑琉璃瓦保护的高分子聚合物材料的分析研究

为探索高分子聚合物用于古建筑琉璃瓦的保护研究,采用所选择的9种有机高分子聚合物对现代黄釉琉璃瓦进行保护处理,分析保护材料的耐光性能及保护后琉璃瓦的憎水性、耐冻融性和化学稳定性等性能,同时选择性能较好的材料用于胎体酥粉古琉璃瓦的保护,分析憎水性、耐冻融性、耐折、抗压强度、透气性以及进行保护机理研究.结果表明,保护材料丙烯酸类材料的Primal SF和1372耐光性能较差;用于现代琉璃瓦保护的Primal SF憎水性和耐冻融性较差;有机硅的耐酸碱性较差;聚氨酯和硅丙乳液的憎水性和耐碱性能较差;氟碳清漆、氟树脂和复配材料的各项性能相对较好;含氟聚合物及其氟树脂为主的复配材料用于胎体酥粉古琉璃瓦保护的憎水性、耐冻融性、耐折、抗压强度和透气性等性能相对较好,保护材料以良好的渗透能力渗入古琉璃胎体内部,有效提高胎体强度,起到填充空隙和防止水分破坏的作用.综合几项指标,含氟聚合物及其复配材料的各种性能优良,为选择中国古建筑琉璃瓦的保护材料提供科学依据.     

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。     

徐州狮子山汉楚王陵彩绘陶俑的保护研究

为对徐州狮子山出土的彩绘陶俑进行保护,我们对陶俑本体进行了分析,采用扫描电子显微镜（SEM）对陶俑表面进行微观形貌分析;X射线荧光光谱仪（XRF）分析化学成分;通过岩相分析,并结合XRD分析、热重和差示热分析（TG-DSC）从而推测陶俑的烧成温度;电子能谱仪（EDS）对彩绘表面颜料的进行成分分析。在此基础上,采用7种化学材料进行对比实验,对外观、颜色光泽度变化、固化物形成期、防水接触角、吸湿等温线、吸水率、抗压强度进行了观察和分析,同时,还进行了紫外光耐老化试验。试验表明,氟橡胶不仅有较好的渗透率和膜层外观及相对较强的抗压能力的优点,而且还有较好的耐老化性能。经过对狮子山出土的一尊彩绘陶俑利用氟橡胶进行保护后10多年的观察,陶俑的表面色泽、防水与接触角、颜料表面的固结强度等状态保持良好。因此,在保护彩绘陶俑方面,氟橡胶是值得考虑的一种材料。     

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。     

氟碳涂料在铁质文物封护中的应用研究

氟碳涂层有良好的耐候性、抗腐蚀性,作为文物封护材料在我国已经得到了一些应用,然而按照工业方法直接实施封护,不能很好满足文物封护保护低光泽度、可再处理等特殊要求。为此,对氟碳涂料在铁质文物保护中的实施工艺进行了研究。研究了一系列氟碳涂层的封护性能,测试了涂层的机械性能、防腐性能、耐候性能和热性能,使用红外光谱对暴晒前后的涂层进行了分析,结果表明:在氟碳涂料中添加纳米二氧化硅和采用复合涂层可以有效的保护室外铁质文物,二氧化硅的加入提高了涂层的热稳定性。     

甘肃拉卜楞寺壁画表面涂层材质分析

西藏壁画表面大多刷有保护涂层。据记载,其材质主要是桐油、牛胶或清漆等。但目前,对该涂层材质科学的研究却较少,不利于后期保护修复。为配合拉卜楞寺壁画保护修复项目,本研究以衰减全反射红外光谱法(ATR-FTIR)、核磁共振氢谱法(~1H-NMR)、热裂解-气相色谱-质谱联用(Py-GC-MS)技术等分析手段,对甘肃夏河拉卜楞寺弥勒佛殿、时轮学院主殿壁画的涂层进行了分析。结果表明,两处佛殿壁画涂层可确定是一种干性油,种类与桐油较接近。但由于西藏壁画在材料和工艺上的独特性,材料老化等因素,拉卜楞寺壁画涂层在组成和结构上,与现代桐油有一定差别,表现出一定的丰富性和复杂性。后期修复,可采用性质与西藏传统涂层材料接近的干性油,例如桐油,作为新的壁画表面涂层材料。     

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.     

以糯米灰浆为代表的中国传统有机-无机复合灰浆研究进展和新发现

在中国数千年的建筑实践中,已发现许多具有中国特色的创造,其中以糯米灰浆为代表的中国传统有机-无机复合灰浆就是其中的一类。本文综述了自2007年以来相关研究的进展,包括：针对传统灰浆中有机残留物的化学检测和免疫分析技术的创新发展;全国252处古建筑遗址的1149个灰浆样品的检测结果及解读;糯米灰浆和桐油灰浆等传统胶凝材料固化作用机理及效果的实验验证;糯米灰浆研究成果对世界的影响及在世界复合材料历史上的地位;最近在新石器时代“白灰面”中新发现的有机添加物及相关溯源;传统糯米灰浆的改良研究及在文物保护工程中的应用情况等。这一系列的探索性研究不仅可为古建筑保护提供材料和技术,也为弘扬中华文明提供了鲜活的案例。     

油画保护性修复与清代马口铁底板的“美国货船油画”清洗修复研究

油画保护性修复是基于对绘画材料属性研究与修复保护的一种科学阐释。为了对中国古代油画进行科学的保护和修复,以清代一件"美国货船油画"为研究对象,围绕项目检测和修复方案制定展开深入研究。采用X射线荧光光谱仪、数码显微镜、紫外荧光等仪器并结合化学试剂测试对清代外销油画结构与画面表层污渍及棕色斑点进行分析。检测结果表明,棕色斑点中铁含量较高,应为铁锈。在保护修复中,应针对画面中锈斑进行清洗修复。