中国古建琉璃构件“粉状锈”之病变初探

琉璃构件是中国古代建筑中不可缺少的建筑材料,具有一定的功能性和艺术性.但因其长期处于露天环境之中,会产生釉面蜕变、开裂、脱落和胎体酥粉等多种病变.为了对琉璃构件的全面保护,对洛阳山陕会馆古建群琉璃构件进行了整体调查,发现部分构件釉面产生了一层亮绿色粉状物质,与青铜器粉状锈颜色非常相似,这是一种极其特殊的病变现象.为此,用偏光显微镜、扫描电镜、电子探针及X射线衍射等分析手段对这种病变产物进行分析研究.结果表明,琉璃"粉状锈"的主要成分为PbSO4.它是大气中SO2与水分和琉璃釉面共同作用的结果.该病变的形成过程为釉面弱酸水膜的形成,釉中铅离子的溶出和铅的硫酸盐形成三大步骤.研究结果可为琉璃构件的进一步保护研究奠定基础.     

青铜器粉状锈空气传播过程新探

为研究青铜器粉状锈传播过程,本研究设计了专用实验箱并采用电化学方法模拟了青铜的腐蚀过程,并对青铜粉状锈的生长情况予以实时记录,进而应用电感耦合等离子体质谱、拉曼光谱和新亚铜灵-吸光度等方法对箱内气溶胶颗粒物进行检测。研究结果表明,箱内气溶胶铜离子含量明显高于常值,结合观察实验表明粉状锈生长是一个由内而外不断膨胀直到锈层破裂的过程,这个过程产生的气溶胶细颗粒物(氯化亚铜和碱式氯化铜)会在空气中悬浮、沉降造成传染现象。这一开创性的实验极大地丰富了国内对青铜粉状锈传播过程研究的成果,为粉状锈利用空气动力传播提供了依据,并为青铜锈蚀机理研究提供了新的思路。基于实验结果,本研究同时对青铜器保存和展示环境提出了相应的建议。     

青铜粉状锈生长过程的跟踪观测

在自制Cu－Sn－Pb合金表面施加腐蚀液,分别采用扫描电镜,透射电镜,红外反射光谱,红外光声光谱和显微光密度放大等仪器分析技术,跟踪观察粉状锈的生长发展过程。发现：锈蚀首先从表面棱角处发生;Cu首先生成一价锈CuCl,然后继续氧化生成二价锈Cu2（OH）3Cl;初期形成的粉状锈颗粒度极细,仅为纳米量级;常温下生锈速度十分迅速,因此粉状锈对青铜器的破坏性极大。文章对所观测到的现象进行了讨论,对锈体粒子大小及生长速度作了半定量分析。     

出土青铜器是否带有原生“粉状锈”的探讨

“粉状锈”是一种危害性极强的锈蚀产物,本工作从铜的氯化物的生成和土壤环境两个方面入手,对其生成机理进行研究。研究结果表明,“粉状锈”并不是铜器在埋藏环境中直接形成的,而是在土壤中形成“病灶”———氯铜矿、氯化亚铜或两者的混合物放置于大气环境中逐渐转化而成。     

显微红外光谱透射法快速鉴别“粉状锈”

为保护好馆藏或出土青铜文物,必须检查并去除青铜器的"粉状锈"。"粉状锈"主要由氯铜矿和副氯铜矿组成,此两种物质的红外光谱特征明显,因此,可以利用傅里叶变换显微红外光谱透射法进行鉴别。与传统红外光谱压片法相比,这种透射红外光谱法无需压片、快速、灵敏、消耗样品量少。本研究以江苏扬州曹庄隋炀帝萧后冠实验室考古与保护项目中的青铜文物为例,用傅里叶变换显微红外光谱透射法对其青铜锈蚀进行鉴别,结果表明该方法能够简单、高效和准确地鉴别"粉状锈"。     

对激光清除青铜器粉状锈技术的分析和探讨

用激光技术清除青铜器文物的粉状锈开辟了防治“青铜病”的一种新途径.本文阐述了粉状锈生成机理和激光清除粉状锈的基本理论,介绍用激光器处理粉状锈的一些实际情况.对把激光用于清除粉状锈,作者提出了从理论到实际应用中的一些看法,且认为该技术目前仍处于试验阶段。采用何种类型的激光器?如何控制激光参数?还需要做大量的试验和研究.进而指出,用非调 Q 脉冲式钕玻璃激光器进行清除工作,实际上对青铜器会带来严重损伤,对珍贵的青铜器文物不宜采用.     

大报恩寺琉璃宝塔构件之谜

近日,南京大报恩寺遗址发掘引起广大市民的关注,作为明清时期南京城的标志之一,大报恩寺自建成以来就有许多未解之谜,尤其是寺中的琉璃宝塔备用构件去向,至今仍是学者们争论的话题。     

黄瓦窑琉璃构件胎釉原料及烧制工艺研究

黄瓦窑位于我国辽宁省鞍山市海城地区,经专家考证它是专门为清代辽宁地区烧制皇家建筑琉璃构件的窑厂。本文利用X射线荧光渡谱法、X射线衍射法、热膨胀分析等方法研究了黄瓦窑琉璃的胎釉原料及烧制工艺情况。研究表明：黄瓦窑烧制的建筑琉璃为低温铅釉、二次烧成,胎体属于我国陶瓷史上比较少见的MgO—Al2O3-SiO2三元体系,胎体的热膨胀系数比釉层高2～3×10—6／℃。     

故宫养心殿燕喜堂琉璃构件表面污染物的清洗实验初步研究

古建筑琉璃瓦构件长期暴露在室外,受到风吹雨淋,加之大量的污染物影响,导致釉层剥落,严重影响其外观及艺术价值,也为后续的保护修复带来巨大影响。实验通过对琉璃构件污染物的检测,发现其污染物主要为黑色含炭的附着物,以及含有钙与铁的原有修复材料。分别用激光清洗、蒸汽清洗等手段进行清洗,通过视频显微与色差仪对其清洗效果评估。结果发现激光清洗能有效去除黑色含碳的附着物,蒸汽清洗则对于表面的灰尘与浅黑色污染物有显著的效果,手术刀片剔除法可以有效清除原有修复材料。本实验对于琉璃构件清洗保护流程及工艺可起到指导作用。     

北京故宫和辽宁黄瓦窑清代建筑琉璃构件 的比较研究

为了更好地揭示清代不同地区建筑琉璃构件的原料、烧制工艺及其性能关系,本工作以北京故宫和辽宁黄瓦窑清代建筑琉璃构件为研究对象,利用WDXRF、EDXRF测定琉璃构件胎、釉的化学组成,利用热膨胀仪和理论计算方法测试计算胎、釉的热膨胀系数。在此基础上,研究了两地清代建筑琉璃构件胎釉的化学组成规律和胎釉热膨胀系数的匹配性关系。结果表明:两地琉璃构件釉料的化学组成基本一致,而琉璃构件胎体原料不同,北京故宫清代琉璃构件胎体化学组成属于硅-铝体系,辽宁黄瓦窑的琉璃构件则属于硅-铝-镁体系,因此两地胎釉热膨胀系数的匹配关系也不同。     

西夏陵瓷质和琉璃建筑构件的工艺特点研究

琉璃建筑构件在中国历史悠久,起源于北魏,唐宋时期已在高等级建筑上大量使用,鼎盛于元明清时期。西夏作为少数民族政权,同宋辽金并立,处于琉璃瓦技术发展的重要过渡阶段。西夏陵遗址是西夏时期官式建筑的典型代表,位于宁夏回族自治区银川市西郊贺兰山东麓,经考古调查与发掘,出土了大批文物,包括大量建筑构件,以白瓷板瓦与各种类型的绿釉琉璃建筑构件为主,即为官式建筑的典型代表。 当前对西夏陵的考古工作及出土文物的研究,已取得了许多重要的成果,但对西夏的瓷质和琉璃建筑构件,主要是通过考古类型学与历史文献对其社会功能等加以考释,对工艺研究甚少,同时相关的技术特点与来源也是一个亟待解决的问题。为研究西夏时期官式建筑材料的工艺特点,选取该遗址出土的白瓷板瓦、绿釉琉璃瓦30件,采用X射线荧光分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其进行成分分析、物相分析及显微观察。结果表明,白瓷板瓦胎体Al₂O₃含量较高,存在莫来石,釉料配方属于钙碱釉,工艺精细,与同时期灵武窑白瓷接近,应采用白瓷技术制作;绿釉琉璃瓦胎体CaO与Fe₂O₃含量较高,属于北方普通高钙易熔黏土,釉料为铜作着色剂的铅釉,与宋代绿釉琉璃瓦成分相近,符合传统的低温铅绿釉体系,可能是借鉴中原技术完成的。两种材质的瓦件都是西夏时期高等级建筑构件,官式建材的典型代表,是同时存在的,展现出西夏时期在官式建材生产技术上的多元性。但这两种技术差别较大,来源不同,反映出西夏在官式建材生产中兼容并包,在学习中原传统的同时又能紧密结合佛教文化,极具党项族的民族特色。更重要的是,西夏时期的建筑体系已趋于复杂化,可能会根据建筑不同部位、性质、等级与功能来使用不同的琉璃瓦构件,这对建筑琉璃体系的丰富与发展是极大的贡献。 本工作利用科技考古分析,探究西夏时期官式建筑构件的工艺特点,讨论制作技术反映出的建筑思想伦理;进一步丰富西夏瓷质和琉璃建筑构件的研究,与宋辽金时期建筑琉璃形成对比,补充了中国古代建筑琉璃技术的研究;同时加深了对西夏官式建筑的认识,也促进了对西夏与中原地区文化融合互鉴的理解。     

曹村窑青黄釉陶表面腐蚀物成分及形成原因初步分析

河北临漳县曹村窑出土的青黄釉陶器残片表面覆盖着一层有光晕的层状腐蚀物。为了明确这层腐蚀物的来源,以便为后续的考古修复提供参考,采用了显微观察(OM)、能量色散X射线荧光(EDXRF)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱分析(RAMAN)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)等方法对该腐蚀物进行了分析。结果表明腐蚀物可分为三层,最上层土褐色,中间金黄色,最下层银白色,主要成分是白铅矿和石英。曹村窑地下埋藏环境很潮湿,釉中的铅离子和土壤中的碳酸根等可溶性盐类在表面析出。沉积物与釉面的接触并不紧密,故水份仍能进入空隙继续溶蚀。反复进行后层次不断增多。达到一定厚度时,由于光线的干涉作用,就产生银白色光泽,氧化铁含量较高时便呈现金黄色甚至土褐色。目前,器物上的"银釉"作为一种历史的记录,一般不予去除,在保存中要注意防潮,防污染。     

陕西高陵杨官寨遗址考古发掘现场遗迹劣化机理初步研究

杨官寨遗址位于高陵县姬家乡杨官寨村四组,地处泾河下游北岸的一级阶地上,南距泾河约1公里,海拔498.5米,面积约为80万平方米,为关中地区新石器时代中晚期所罕见中心聚落遗址。2004年以来陕西省考古研究院对该遗     

An Experimental Investigation into the Accidental Invention of Ceramic Glazes

Glazed objects, mainly in the form of glazed quartz and steatite solid stones, first appeared during the fifth millennium bc . At the present time, it is generally accepted that the accidental discovery of glazing was associated with ancient copper production. However, the replication experiments already conducted on glazed stones were unable to provide a convincing explanation for the accidental invention of ceramic glazes. This paper attempts to suggest a possible explanation for the accidental invention of glazes on solid stones (i.e., steatite and quartz) during the Chalcolithic period. A series of replication experiments were undertaken and the resulting objects were examined using SEM–EDS.     

青铜器锈蚀结构组成及形态的比较研究

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线电子能谱(EDS)和金相显微镜(OM)等方法,分析比较了染有“粉状锈”与未染“粉状锈”的典型青铜残片的锈蚀产物的矿物组成、腐蚀层分层结构及金相组织。结果发现,未染有“粉状锈”的青铜样品腐蚀层一般分为二层,外层是二价铜化合物,合金组织中未见α (α δ)组织,锈蚀产物中不含碱式氯化铜;而染有“粉状锈”的青铜样品都含有碱式氯化铜,其断面腐蚀层分三至四层,且每层锈体的结构和元素组成各不相同,在靠近合金基体层的锈层中发现了大量的CuCl存在。结果表明,青铜文物表面锈蚀覆盖层的致密性、空气中的湿度及锈层中CuCl层状分布的存在,是青铜器表面“粉状锈”形成和发展的根本原因。     

Neutron tomography for the assessment of consolidant impregnation efficiency in Portuguese glazed tiles (16th and 18th centuries)

Neutron tomography (NT) has been applied to visualize the inner structure of ancient Portuguese glazed tiles undergoing conservation treatments. Neutrons have the advantage of interacting strongly with hydrogen, so NT is able to map hydrogenous compounds with high sensitivity. The present study explores its potential for assessing the distribution of the consolidant Paraloid B-72 inside tiles, to evaluate the efficiency of two different methods of treatment: brushing and immersion in solution. Using a prototype NT setup at the Reactor Português de Investigação (Sacavém, Portugal), each two-dimensional image is obtained from a 90 s exposure, at a thermal neutron flux of 2 × 10⁵ n cm⁻² s⁻¹ at the irradiation site. The neutron beam has a diameter of 5 cm, so fragments with outer dimensions up to 4.8 cm can be inspected. Samples are automatically rotated by an angle of 0.9° between successive images. Images were obtained before and after the application of the consolidant. The results obtained show that: (i) NT is a useful tool for visualization of the inner structure of ancient glazed tiles, and to assess penetration depth of consolidant and its distribution inside the tile; and (ii) brushing with 10% Paraloid^® B-72 in acetone solution appears to be more efficient than immersion. Neutron tomography showed a greater and more uniform retention of resin inside the tile if the brush is used to apply the consolidant, to increase the cohesion of the object.