SO2与水分综合影响下的云冈石窟砂岩劣化研究

气体污染物SO₂是造成云冈石窟文物本体劣化的重要因素之一。为厘清SO₂与水分耦合作用下的云冈砂岩劣化规律，开展不同SO₂浓度、相对湿度以及降水条件下的室内模拟风化试验，测定试样质量、表面特征和化学成分变化。结果表明：SO₂易与砂岩中的碳酸盐矿物(如方解石)和长石发生化学反应，产物包括CaSO₄·2H₂O、MgSO₄·7H₂O和高岭石等，且随着相对湿度增加，反应程度增大，造成试样的质量、色差值、可溶盐含量上升及硅铝比下降；液态水的参与能显著加快SO₂与砂岩的相互作用过程，不但增加了各项指标的变化幅度，还加大了SO₂入侵深度。研究成果可为砂岩质文物的科学认知和预防性保护提供参考。     

十里河工程对云冈石窟文物保护影响的研究

十里河属于海河流域的永定河上游。为了充分利用采煤废水,改善云冈石窟的旅游观赏性,减少对下游册田水库、官厅水库的污染物输入,保障2008年北京奥运会和北京市的长期用水安全,大同市人民政府和大同市水务局决定,在云冈石窟南大约400米的河道中兴建“十里河工程”。云冈村即位于该工程与石窟之间。十里河工程主要包括河谷中两座相距200米的橡皮坝,形成上下两座水库,蓄水后总库面积约为1.7×105平方米。当水库蓄满水时,地表水位将升高2￣2.5米。水库第一次蓄水后,在云冈石窟文物保护研究所的地下建筑和云冈村居民菜窖中发现有地下水出露。鉴…     

世界文化遗产云冈石窟的防水保护

自然风化是世界文化遗产云冈石窟保存的最大的问题,而其风化与水和盐的活动密切相关.为了解决水对石窟的影响问题,通过多种手段进行了勘查和试验,基本查清了影响云冈石窟保存的水的来源,明确了云冈石窟防水保护工程的重点工作,即顶部防渗、建设保护性窟檐、洞窟凝结水研究与治理.顶部防渗治理应坚持以排为主,防排结合的原则,防渗材料选用膨润土防水毯为宜.建设保护性窟檐对于石窟内部文物所处的环境保持相对稳定具有一定作用.采用新研制的岩石表面凝结水量测量装置,对云冈石窟砂岩表而凝结水量进行的实地测量表明,石窟表而凝结水量相当可观.采用除湿机可以降低窟内相对湿度,可以防止凝结水在岩壁上形成,消除凝结水对石雕的危害.     

云冈石窟地质特征研究

云冈石窟开凿于裂隙发育的砂岩透镜体之上,其上的覆盖层具有良好的渗水性。裂隙发育影响了石窟的稳定性,水的活动加剧了石窟物的风化。     

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。     

典型石窟砂岩的毛细吸水与变形响应特征

针对云冈石窟、乐山大佛和大足石刻,选择当地新鲜砂岩开展蒸馏水一维毛细上升试验,获取吸水质量和浸润前锋演变趋势,同时利用三向应变花测定试样不同高度处表面局部微应变的发展规律,并结合微观结构特征对宏观性质进行分析。研究结果表明:整个毛细吸水过程可划分为3个阶段,吸水率以及毛细高度随时间变化最快和最慢的分别是乐山砂岩和大足砂岩;云冈、大足和乐山砂岩局部微应变的最终值依次增加,且存在数量级上的差异,其变化趋势与浸润前锋运移密切相关,竖直和斜45°应变表现为先收缩后膨胀;砂岩毛细吸水和水化变形能力的关键影响因素分别是孔径分布和黏土矿物成分,其与文物真实产生的粉化、崩解、开裂和片状剥落等表面风化病害的形成密切相关。研究成果可为毛细水相关的劣化机理揭示提供丰富的参考数据,并向类似文物的病害评估与科学保护提供可靠的理论依据。     

藻菌共生体对乐山大佛红砂岩风化影响初探

通过对乐山大佛的病害及现状勘察、现场取样,结合实验室分析,探讨了藻菌共生体生长对乐山大佛红砂岩风化的影响。大佛表面藻菌共生体主要为各种菌类,苔藓、地衣及硅藻等,通过对比发现,在同等潮湿的环境下,表面生长过藻菌共生体的岩石风化情况更加严重,在它们周期性生长及水的共同作用下,岩石表面出现片状剥落、表面溶蚀、粉化和龟裂起翘现象。这些共生体在岩石表面的生长一方面提高了岩石的持水量,增加了水对岩石的侵害,另一方面由于根系的新陈代谢,形成局部微环境,使周围岩石产生不同程度风化。藻菌共生体对乐山大佛红砂岩的风化初探,有利于为今后探索潮湿环境下红砂岩的保护提供理论依据。     

云冈石窟大气粉尘中无机离子的分析

应用化学分析和现代仪器分析的方法对云冈石窟大气粉尘中的无机离子进行分析,结果表明：粉尘中的ＮＯ３－、ＳＯ４２－含量很高,而ＮＨ４＋、Ｆ－含量一般,降尘中的ＳＯ４２－含量高于粉尘中ＳＯ４２－含量,而ＮＯ３－含量在降尘和粉尘中没有明显差别,说明ＳＯ４２－离子对石质文物的影响更为严重。     

云冈石窟盐类析出物与石雕表面风化破坏形式的关系研究

云冈石窟盐害机理研究对于治理策略选择具有重要意义,为探析云冈石窟风化砂岩破坏形式与岩面伴生盐类析出物的关系,本工作采用XRD法进行了矿物组成的半定量测试,采用酸碱中和法进行了CO₂含量测定,另外采用XRD进行了盐类矿物和硅酸盐矿物定性鉴定,试图探析云冈石窟风化砂岩破坏形式与岩面伴生盐类析出物的关系。结果显示:云冈石窟岩面片状风化与砂岩碳酸盐含量高有关,而粉状风化与岩石中石膏含量高有关,不同盐类结晶析出与洞窟环境有关,这些研究结果对云冈石窟风化病害治理有借鉴意义。     

结合热力学对古建筑墙体砖(雕)风化侵蚀机理探究

为了揭示古砖的风化侵蚀机理,采用X射线衍射法(XRD)、X射线荧光光谱法(XRF)、扫描电子显微镜观察(SEM)进行微观结构分析,结合压汞仪测试孔的性质,并使用热力学软件(HSC)对砖内的化学反应进行验证。研究结果表明:对于靠近地面一定高度内的古建筑墙体砖,地下水及离子通过砖内的毛细管网络不断向上部和表面进行迁移,在砖内可溶性盐类的结晶以及水结冰时产生的压力是造成墙体砖风化破坏的主要因素;对于NO X、SO 2浓度较高、酸雨较多的地区,酸性物质进入砖体并与钾长石,钠长石等发生反应形成新的盐类,盐的结晶、溶解、流失也是导致古砖破坏的一个不可忽略的因素,尤其是对于地下水无法渗透到的墙体砖,这些可能成为主要的物理化学损毁因素。本研究为古砖以后的保护提供了一种新的研究思路以及科学的理论基础。