石质文物保护工程中汉白玉石材的清洗及保护.docx

《石质文物保护工程中汉白玉石材的清洗及保护.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石质文物保护工程中汉白玉石材的清洗及保护.docx（8页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、在石质文物保护工程中，一般包括石材清洗的施工内容，虽然很多清洗方法已经被行业认可，但是清洗中的问题仍普遍存在，例如清洗程度、清洗方法选择、清洗后的处理等问题。汉白玉的美主要表现在其洁白如玉的表面形态，在石质文物清洗时，除存在于石材本体的日积月累的沧桑和具有历史价值意义的痕迹不应被清洗抹去外，通常被定义为污染的类型包括自然污染，例如大气沉积物、鸟粪、盐分、植物及霉菌附着物等；人为污染，例如随意的涂抹、油漆、烟熏及火烧等。1、污染物的判断方法1.1 直观观察明显的附着物污染如鸟粪、植物、微生物残余、油漆、涂抹等，可直观地进行判断。1.2 显微观察针对一些不明显的污染及污染程度的判断如侵蚀、锈蚀、变

2、色、溶蚀等，需通过显微镜拍照的方法进行观察判断。必须通过分析污染物的成分才能确定有效的解决方案。例如，盐分污染中盐分类型的判断、霉菌污染中的类型判断、油漆污染中的材料组分判断、风尘结壳污染中的组分判断均需通过取样，在实验室进行相应的检测分析，才能选择有效的清洗材料和工艺措施。陆寿麟等对故宫汉白玉风化层及新鲜本体的分析表明，新鲜的汉白玉主要化学组分含有CaO和Mgo,风化结壳的表层中明显含有Sio2、AI2O3、Fe2O3,GO等沉积物。张涛等的研究发现，石质文物表面的黑色结壳为硫酸钙。2、清洗方法根据不同的作用机理清洗方法可分为物理方法和化学方法，在文物保护工程中，通常选择是先物理方法后化学方

3、法，力度由弱到强。2.1 空气法主要用于清除附着力不强的浮灰及覆盖物，使用压缩空气或吸尘器（图1）,辅助工具为毛刷、油灰刀等。2.2 图1汉白玉表面除尘2.3 水清洗法水清洗法包括常温水冲洗法和蒸汽清洗法（图2）,通常所用设备及工具包括水枪、洗瓶、毛刷、油灰刀、蒸汽清洗机等，使用的水通常为去离子水或纯净水。图2汉白玉栏杆的蒸汽清洗2.4 喷砂法喷砂法也叫粒子喷射，是将所选粒子利用压缩机空气喷射到所需要清洁表面，通过研磨、冲击等作用，去除表面的难溶性硬壳、灰尘垢等杂质，打开被污垢堵塞的毛细孔。选择粒子喷射，须注意所选粒子的硬度、大小、状态，喷射压力、距离及角度。根据影响度排列可确定粒子的硬度、喷

4、射压力和粒子大小、形状和喷射角度。2.5 剥离法剥离法通常有硬剥离和软剥离2种，硬剥离是使用合适的工具，通过物理作用力进行剥离；软剥离通常是先使用化学试剂对特定的污染物进行软化再进行揭取或清洗剥离（图3）。图3涂刷音状软化材料剥离污染物所用化学试剂必须对文物本体无腐蚀且无残留，以中性材料为最佳。剥离过程宜多次进行，以保证文物本体安全。2.6 物理敷贴法敷贴做法通常是为去除石材本体的有害盐分，且有害盐分在砖石的分布基本聚集在表层03cm深度范围内，敷贴材料常用纸浆（图4）,溶剂为去离子水。图4凝胶法清洁汉白玉石由于盐分溶解需要时间，因此敷贴作用时间相对较长，可以是几分钟，甚至长达几日，需根据污染

5、物的类型而定，敷贴对文物石材表面的其他污染物也有一定的溶解作用。在干燥气候条件下须保证敷贴时的涂抹厚度并采取相应的保湿措施，还需根据文物表面的盐分含量来决定是否增加敷贴次数。2.7 物理凝胶清洁法物理凝胶清洁法是对表面粗糙、形状复杂的石构件中的粉尘等附着力较低的污染进行无水清洁的方法，其原理是通过涂抹一种固化后具有粘弹性的凝胶材料进行污染物清洁，清洁作用完全由凝胶的粘结作用完成。2.8 化学反应法化学清洗法是一种非必要不采取的方法，但对一些物理法难以清除的污染是唯一选择。化学清洗的前提须经大量室内及现场试验方可采用，基本要求是：（1）充分分析污染物的化学成分；（2）对汉白玉石材无腐蚀且不会改变

6、颜色；（3）清洗材料可回收处理，使用过程中对环境及人体友好。清洗方法包括螯合清洗法、氧化还原法、离子交换法、有机溶剂清洗、表面活性剂等，例如通过络合反应可有效去除硫酸钙结壳等。王时伟等介绍了故宫石质文物清洗采用进口的碱性清洗剂（成分包含碱性侵蚀剂、二氯甲烷、甲醇、乳化剂、成膜剂和增稠剂等）和弱酸性清洗剂（成分包含润湿剂，有机酸，有机溶剂等多种成分），配合不同压力的水清洗。清洗剂环保、可降解，在对东华门和西华门城台汉白玉栏板和望柱清洗中取得了满意的效果。2.9 激光法激光清洗法是通过激光发射器产生的光脉冲的特性，基于高强度光束、短脉冲激光及污染物之间的光物理反应，当光束能量被污染物吸收并达到一定

7、阈值后就会使污染物膨胀而剥离，最终清除污染。激光光斑可在零点几毫米到几毫米范围内调整，可实现精准清洗。通过调整激光强度可达到很高的清洁度，实现了对脆弱基材表面污染物的清洗而不伤害基材。2.10 白玉石质文物清洗的保护措施3.1 化学成分分析化学成分分析包括X射线衍射、能谱法、差热法、红外光谱法。汉白玉主要由白云质矿物组成，主要化学成分为CaO和MgOo不同质量等级的汉白玉化学成分可能略有差别。根据不同的清洗程度及清洗残留物，清洗后的汉白玉表面化学成分可能有一定的差异，特别是早期已做过保护处理的汉白玉石材，其残留的材料可能是无机物也可能是有机物，需通过化学分析才能选择行之有效的保护措施和保护材料

8、。3.2 显微结构汉白玉石材为均匀的细粒结构，呈块状构造。劣化后的汉白玉表面会出现不同的缺陷类型（图5）,例如微细裂纹、粉化等，采取保护措施前须对文物本体的劣化程度进行观察，以便选择针对性材料和工艺措施，例如材料的浓度、施工次数、喷涂与浇筑工艺的选择等。为此，必须对汉白玉石材进行显微结构观察。图5劣化汉白玉的显微结构3.3表面粉化程度的判断汉白玉石材表面粉化判断的另一种有效方法是参照粉化测定方法DINENISO2409、GB/T92861998色漆和清漆漆膜的划痕实验和ISO8502-3标准，利用胶带纸测定粉化石材表面附着力的方法。3.4 吸水性能的检测-卡斯特瓶法汉白玉的吸水性能主要由自身毛

9、细孔和缺陷及自然劣化程度决定，吸水性的大小除作为劣化判断的依据外，也可作为表面保护材料选择的重要参数。卡斯特瓶由德国建筑化学家Dr.R.Karsten发明，卡斯特瓶是用于测定砖石质文物本体及其灰浆材料表面毛细水性能的专用仪器，已在文物保护领域广泛应用。可根据卡斯特瓶测定法的结果可绘制相应的毛细吸收曲线（表层面毛细吸水量与吸水时间的平方根的关系曲线），以曲线前段近似直线部分的斜率表征其表面吸水性能，记作毛细吸水系数，该值越大其表面吸水性能越强。按德国研究成果及我国的实际工程经验，外立面材料经憎水处理后，毛细吸水系数小于0.5时，该材料具备有很好的抵抗雨水的能力。3.5 颜色记录汉白玉本色洁白，任

10、何污染或表面保护层均都可使用色差仪轻松辨别，色差仪的原理是根据被测物体进行五角度分析，按习惯选择15。,45。，110。的角度进行分析。所有的颜色均可通过任何一种1ab颜色标尺被感知并测量。在汉白玉清洗过程中，颜色的变化应作为一个重要的参数。特别是需要使用化学试剂清洗和化学保护剂进行维修保养时，色差的改变值得重视，且应作为长期指标进行跟踪。4、汉白玉石质文物的保护措施4.1 微细裂隙注浆微细裂隙是汉白玉石材表面常见的缺陷及病害类型，注浆封闭较大裂隙，能有效阻断污染物的深层渗透，防止雨水进入，减缓石材劣化。4.2 表面保护为了更好地保护汉白玉石材，避免风化、溶蚀、裂隙等病害的持续发生和发展，汉白玉清洗后有必要进行保护，理想的表面保护材料应该满足以下要求：不明显改变本体颜色和质感，具有牺牲性，不影响汉白玉石材的透气性，与被保护的汉白玉本体具有相近的热膨胀系数，材料兼容性优异且有可操作性。