石质文物的修复
石质文物的修复 石质文物跨越历史时代最长，从原始人类使用的早期砍凿成形的生产工具，磨钻的生活用品始，一直延续到近代石雕艺术品，种类繁多，凡天然石材均可加工雕琢和磨制。按质地分，主要有火成岩、沉积岩、变质岩等。矿物成分主要分两大类：一类为硅酸盐类，硅和氧的化合物(硅土SiO2)是大量矿石的基本部分，这类矿石包括燧石和石英以及玄武岩、曹灰长石、花岗岩、长石等。另一类为碳酸和钙、镁的化合物(CaCO2、Mg2CO3，)，包括大理石、白云石、汉白玉、石灰石等。从修复角度讲，我们将其分为两大类，一类是可移动的小件石器，包括出土或传世的各种石制品；另一类不可移动的石窟寺、摩崖石刻、田野石雕、碑石及附着于古建筑上的石雕饰品等。 (一) 可移动石质文物的修复1 石质文物的洁除在室内存放馆藏或传世的可移动石质文物一般质地好，不易风化。而刚刚出土的石器，诸如新石器时代的石刀、石斧、石锄等工具，以至历代石雕艺术品、造像、建筑石饰件、墓志铭、小型碑刻等，出土时多有不同程度的破损污染破坏。石质文物因受地下埋藏环境的污染，水浸蚀盐类的结晶作用会发生粉化、变色、生霉、起甲、酥碱破裂，蚀孔等破坏。我们讲，由于石器的材质不同，处理的方法也不一样，首先要用简单方法对材质辨别它的耐酸性，就是对出土的石器表面滴上一滴浓盐酸，观察有无发泡反应。碳酸钙类石质对酸是极敏感的，如有发泡反应切不可用酸类溶液处理，应选用中性或弱碱性的溶液处理。而属硅酸盐类石质则无明显反应，若有难溶盐类沉积物，可用乙酸、柠檬酸等弱酸类溶液软化处理。这里我们对几种材质的石器表面污物洁除作一简单介绍。属同一类的花岗岩、玄武岩，石质坚硬元孔隙，器物出土后质地多处于稳定状态。如埋藏环境恶劣，由于花岗岩是偏酸性由三分之二以上氧化硅组成，玄武岩则是一种盐基性岩石，氧化硅含量占一半，表面极易沉积碳酸类或氧化铁、氧化硅类物质呈黑色硬壳。洁除工作可用硬毛刷蘸9：1的四氯化碳、甲苯溶液刷洗，使黑色硬壳软化后再洁除，最后再用蒸馏水冲洗净药液。可溶性盐类的去除，放入超声波清洗器中，可以快速洗除。充分干燥后，最后以微晶石蜡渗渍封护。砂岩、灰岩质多孔类石器，表面腐蚀主要是由可溶盐类的结晶形成硬沉积物，看上去仿佛是从毛孔里渗出的纤维晶状体，会使石面雕饰，文字模糊难瓣认。洁除办法可用流动水浸洗，然后以硝酸银滴定法测试氯化物的排出含量，直至测不出为止。用纸浆饼包糊法也可消除可溶盐类，把软纸用蒸馏水煮烂，槌成纸桨饼，冷却后摊覆在石面，贴严，纸浆的水分被石头吸收，纸浆层外面干燥，内面略有收缩，石头面上就会覆盖上一层多孔物质，石头吸收的水分溶解的可溶性盐类，到一定的时候，向外挥发在纸浆内形成盐壳，纸浆壳在20天左右换一次，反复处理2～3次，会把可溶盐吸净。将揭下的纸浆用蒸馏水溶解，用硝酸银法测试其可溶盐是否被吸尽。另外喷刷50％丙酮或15％氨水溶液可以洗涤去除石表面污物土锈。石面酥解或有贴金彩绘情况，必须先加固，可用各50％的乙酸戌酯与丙酮混合液，配2％的硝基纤维素溶液，刷涂石面渗固，使酥松的砂粒粘固，彩绘固定后，可以采用前面介绍的纸浆包糊法吸取可溶性物质。难溶盐壳可用5％稀释盐酸作局部软化后用刻刀等工具机械方法剔除，再以蒸馏水洗净。碳酸钙石质慎用酸液浸洗，可先用一滴浓酸测试是否有发泡反应而定。如必须用酸液软化局部盐壳，可先将周围石面用稀释清漆或三甲树脂封护。难溶的石膏、硫酸钙类玻璃结晶状盐壳，可用100W左右电烙铁在盐壳表面反复拭擦加热，结晶石膏物质受热膨胀解体，但温度控制不宜过热。灰岩类石器受热过热会生成石灰，不可用此法。大理石类是一种灰岩变质而来的，切不可用含油脂和酸类的溶液洁除，清洗剂可采用中性溶液。如氨皂液，用100ml蒸馏水配10g医用软皂和1％的氨水。另外，还可以采用2％的硼酸或2％氯亚明，以及5％~10％的氢氧化胺溶液清洗大理石质的文物器表。器面坚硬锈壳可用清漆将周围封护，弱酸软化锈壳后机械方法剔除，蒸馏水洗去酸液，去除周围的清漆。2 石质文物的加固与修复严重风化酥解的石雕刻文物，采用化学加固封护时，要按以下几条要求去做。第一，加固材料对酥化加固应有较深的渗透力，同时选择一些沸点高的液体做溶剂，使之易渗透挥发少，才能确保石器的有效保护。第二，采用的保护材料加固后的石器应具有较好的透气性和防水性。确保石质内空气、水分可以透出来，有一定的“呼吸”能力。第三，所用材料不应有亮光感，不然会改变石器外观。第四，所用材料耐老化性能好。第五，渗透加固时，石面温度不宜太高，应无风吹，并保持相对适宜的湿度的环境，至涂液不易挥发，尽量使其向深层次渗透。严重风化，剥蚀不成形的酥松体，可用氢氧化钙溶液浸渗进酥松体内，隔二三天渗一次，浸渗三次。干燥后用的可溶性干酪素加固形成一层酪酸钙薄膜使酥粉化石颗粒凝结起来。也可用有机溶剂喷涂，然后置于常温下的二氧化碳气体中变干，反复喷涂多遍。随后再反复多遍喷涂碳酸钙，其后喷涂酒精，最后喷硬脂酸溶液。此方法可使石雕表面硬化复原。质地酥松的小件石刻艺术品，有条件的可用减压法浸渗。将器物用有机溶剂稀释的聚甲基丙烯酸酯类液浸渗。然后放在真空干燥器内处理，开启真空泵，造成干燥器内减压，使气泡从浸泡溶液的石器中排出，直到气泡完全停止。风化严重的石雕件也可以用有机硅材料加固。以甲基三乙氧硅烷和甲基三甲氧基硅烷及四乙氧基烷和四甲氧基硅烷单体配制的乙醇溶液，再加上固化剂、促进剂。渗固后石质表面孔隙度、透气性能均好。大理石质文物有些会严重腐蚀呈呆白色颗粒化，用指甲可以抠下石渣。这类器物可用红外灯烘烤，灯的距离在1m以上，趁石体的热度涂微晶石蜡与石油醚软膏。软膏溶化，即被疏松的石孔隙吸收，石油醚被挥发掉，继续涂石蜡至不再吸收为止。可移动的石雕艺术品，出土时破碎、残损器物的修复，小件可以洗净茬口后直接粘接，粘接剂主要有GJ310胶、415胶、914快干胶、热熔胶，或以丙酮稀释10％聚醋酸乙烯脂稠液或三甲树脂粘接。较大件可钻内孔对插金属锚杆加强件或埋扒锔等加固，粘接后不易二次断裂。对于粘接缝隙大的可以采用同石质色泽的石粉，用树脂调拌成人造石腻子填补。同样，对残缺部位补配也可以用人造石修补，腻子配方很多，我们常采用的修补剂有E44环氧树脂与聚酰胺树脂各一半，丙酮调稀加少许间苯二胺固化剂，以适量滑石粉、矿物颜料调拌成腻子状，随用随调，尽快使用；以丙酮稀释乙酸戌酯，加10％硝基纤维素，拌入细石英粉调成油膏状用；或以聚醋酸乙烯脂、聚甲基丙烯酸酯类等材料，用丙酮稀释后加入岩石粉及无定形二氧化硅、颜料调拌成修补膏；以纤维素或聚醋酸乙烯稀释液调石膏粉，并调拌相应颜料。以上修补膏均可以修补刮填石器的粘接缝与残缺部位。对于化石标本，如硅藻土化石，易碎裂、开层、卷曲变形。出土修复时一般采用树脂渗固处理。但难渗入内部深处，过一段时期还会继续暴皮、开裂。为防继续风化，可采用PE热收缩薄膜封护。选择与化石外形尺寸相同的筒状膜，将化石套人其内封口，然后用电吹风机加热，保持一定距离，温度控制在65℃～90℃之间，膜迅速收缩依附于化石上定形，结成一层透明保护膜。加热中可用针扎小孔向外排气。化石被膜封护后处于收缩力的紧固和微透气状态，便于长期存放。 (二) 不可移动石质文物的修复不可移动石质文物是指石窟寺、摩崖石刻、岩画、田野石雕、碑刻、石经幢、石阙、石牌坊、古建筑附着的石雕饰件等石雕艺术品。这些历代石质文物均分散在各地的田野里，长年经受地质环境、风沙、酸雨、霜冻、光照、生物侵蚀、植物根系、大气污染、干湿循环变化、人为破坏等众多因素的危害。尤其是就地取材，孔隙率大，结构疏松的石质文物，及大理石、汉白玉等以碳酸钙为主的石质风化剥蚀严重。有的开凿在软砂岩、砂砾岩上的石窟渗漏、裂隙坍塌；有的石雕艺术品酥松粉化；有的碑幢断裂破残；有的立壁崖画受温差风化危害出现磷片状剥落，有些岩片与母岩脱离形成空腔，长期积尘填充，极易杂草生根造成根系胀挤破坏；有的数层重叠磷片状翘起卷曲，片与片之间呈白色酥粉末填充。对这类文物的修复主要是选用适宜的灌浆材料，加固其坚固性与填补封护恢复原貌，使其延长保存寿命。如采用加强风化岩片与基体间结合力的透水胶粘层，与覆盖在胶层之上面对大气环境的有机硅单体如甲基三乙氧基烷、甲基三甲氧基硅烷和丙烯酸酯混合涂料的复合保护层，其具有良好的透气性和高强度，大大地延长了崖画寿命。再如长年裸露于田野的角砾凝灰岩碑石风化酥解，可用聚甲基丙烯酸酯类材料加固封护。其灌浆加固材料为51％甲基丙烯酸甲酯、42％甲基丙烯酸丁酯、4．6％甲基丙烯酸、0．9％二甲基苯胺、1．4％过氧化二苯甲酰。聚合材料以14％甲基丙烯酸酯、86％其它溶剂稀释。对于大型石窟寺艺术品的修复加固方面，四十余年来我国文物工作者在洛阳龙门石窟、大同云岗石窟、敦煌石窟、天水麦积山石窟、新疆柏孜克里克千佛洞石窟、乐山大佛等众多修复保护工程中总结出众多的先进技术，首先是治理石窟岩体的滑坡、倾覆、沉陷、塌坍、渗漏等根本性破坏因素，也就是从根基上治理。治理方法主要是喷锚支护和高分子材料灌浆粘结裂隙加固危岩技术。“喷锚支护”是采用钢筋喷射混凝土与锚杆联合支护危岩，是借助于锚固在围岩内部的锚杆和喷附于围岩表面的混凝土或配筋混凝土这两种内外加固的手段，充分调动、联合和加强被支护围岩的承载力，从而使原来可能坍塌、剥落的危岩，转变成积极受力的承重结构或稳定结构。采用锚杆加固裂隙危岩强度高、隐蔽性好。要根据岩体的疏松情况与裂隙走向、危岩的荷载，选择合理的方向、深度和密度，结合裂隙灌浆材料等经试验成功，并在“不改变原状”的原则下方预实施。一般来说所用螺纹钢直径在∮16mm，锚固深度在0．5m的承受力在10吨左右，基本达到钢筋的极限抗拉强度。这种方法在麦积山石窟、新疆克孜尔千佛洞石窟等加固工程中取得较好的效果，既稳定山体内部一定范围的危岩裂隙，又防止了岩体表面继续风化，保持了石窟环境的自然风貌。拯救加固濒危石质文物、修补石窟寺裂隙的另一重要手段就是环氧树脂灌浆法。采用环氧树脂灌浆加固时，要根据具体情况，采取相应的措施，通常以压力灌浆的方法，可使环氧树脂渗满纵横交错的各个支杈缝隙中。根据缝隙宽窄，选择碎石、砂子、石粉等适宜的填充料，调入树脂中，一方面降低造价，另一方面增加固化强度。宜选用6101环氧树脂为主剂，50％稀释剂可用环氧氯丙烷、二甲苯混合液，以10％间苯二胺或乙二胺为固化剂，以15％苯二甲酸二丁酯为增韧剂。也可以50％丙酮、糠醛为稀释剂，15％二乙烯三胺为固化剂。环氧树脂的配方还很多，但均莫照搬来用，所选配方要先对所加固石裂隙质地结构，通过试验调整配方无误后，方予实施。堵渗灌浆还可用硅橡胶、硅氧烷、硅酸钾、特种水泥等作石质裂隙填充剂。敦煌研究院与美国盖蒂保护研究所合作，针对砂砾岩的特性，研究的PS—C高模数硅酸钾——粘土材料，以无机材料二氧化硅为主要成分的硅酸钾水溶液，SiO2：K2O=4：1(C为粘土)加入适当的固化剂和扩散剂，对天水麦积山石窟裂隙进行灌注试验，对多孔、强度低、孔隙率大的砂砾岩是一种较理想的灌浆材料。防渗治水也是石窟寺必不可少的治理工程。造成石质文物古迹风化的一个主要因素是雨水、地下水、大气水的浸渗。这样，岩石结构中起凝聚力作用，含碳和钙材料的胶结物在长期受水的作用下而逐渐丧失，形态上疏松，造成内部渗蚀空隙增加，致使水分更易渗入，而逐渐加剧岩石恶化。加固与裂隙灌浆仅是治表，而防渗治水才是治本。古人在石窟防水保护方面作出了贡献，如敦煌、麦积山、云岗等各地众多石窟寺在洞窟前修建规模庞大的木构楼阁，这些依附窟壁的建筑物，对保护石窟的雕塑、壁画，防日晒雨淋、防风化、温差变化的破坏起到重要作用。所以在不破坏环境景观的前题下在重点洞窟崖壁上方修建环境协调、简洁，具有与石窟寺同时代特征的崖棚、崖檐工程，可以阻挡雨水泥沙对石质文物的冲刷浸渗为宜。再者就是在崖顶前缘修筑拦洪墙，导水设施将雨水泥沙分流。对窟顶裂隙进行防渗处理，杜绝水的渗漏。山崖顶厚，石质坚固未有裂隙可不作防渗处理。遍座于山川田野、寺庙院落里的大型石雕、碑石，在杂木草丛中斜歪倾立，遍体灰藓青苔、微生物等造成腐蚀，以及经上千数百年的日晒雨淋，石质疏松，表石酥解剥落。致使石刻表面越来越模糊粗糙，甚至面目全非。随着各级政府对文物保护工作的重视，各地投入了大量的财力，将大批的田野石雕移到展厅或室内集中保护或展出，但有大批碑石无法移动的，则以青砖砌筑传统建筑形式或具民族特征的碑亭保护，尤其是文物景点，既保护了珍贵碑刻，又增添了观赏景观。为防石雕表面繁殖微生物产生的有机酸破坏，有关资料介绍，亚麻油和松节油调配的保护剂涂于石表面，被吸收后可阻止藻类、地衣，苔藓的生长，还可以阻止酸雨的渗入。化工部涂料研究所与故宫博物院合作研制的SiOR有机硅中性溶剂，对大理石石雕防风化保护，具有良好的防水性和耐候性，并有较强的抗盐类破坏性。另外采用硅酸乙脂类加固剂可以恢复岩石原有强度，还可以与硅烷及硅氧烷有机增水剂混合使用，其处理过石雕文物即有加固强度又有增水功能。对严重风化酥裂石碑根据石质的性质，还可分别采用前面介绍的多种保护封固材料处理，这里就不多介绍了。
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