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石質文物因受到日照、水浸蝕、地震等自然營力作用和環境污染、小氣候改變等因素的影響會發生粉化、變色、生霉、起甲、酥堿、劈裂、蝕空、凝漿、崩塌、傾覆等破壞形態。    

石窟寺保護技術  

首先應調查病害。調查工作有以下幾個步驟:

①測繪地形圖、窟區平面圖、立面圖、縱橫剖面圖等。測圖方法有經緯儀導線測量、控制網測量、小平板測量。在進行立面測量、窟內石雕藝術品測繪時,可采用近景攝影測量的方法。

②環境質量評價。包括文物所在山體的地層、巖性、構造,水文地質條件,氣象、水文、地震資料,污染源及造成的危害等。應指出文物受到的主要危害和治理措施。

③地球物理勘探。為解決某個特殊目的而用,要在滿足物理前提與必需的工作條件下才能收效。目前利用的物探方法有:直流電阻率法尋找滲水途徑,微電極系法探測石窟表面風化層厚度,聲波法測石窟風化程度,地震勘探進行窟前考古等。

④穩定性分析。許多石窟位于陡立的邊坡內,屬于陡坡與洞室相結合的三向空間。分析其穩定性應從文物所在山體的巖性、裂隙、變形破壞過程、力學分析計算等方面進行研究,預測其變形破壞規律。對于體量較大的危險巖體還應進行結構面的分析、計算。    

預防措施是指改善文物所處的環境,避免各種風化應力的繼續破壞。主要措施是在石窟崖頂作防滲排水,改變并疏通地表水流的流向、位置并切斷與洞窟的聯系;查清裂隙走向、范圍,杜絕地表水流沿裂隙滲入窟內;采用窟前地面排水,降低地下水位;排除窟內潮濕結露,防止劇烈的干濕交替變化等辦法,防止水對文物的侵蝕。為避免藝術品受日光、雨水、風沙的直接侵襲,還可修建窟檐進行保護。    

石窟寺的加固主要為防止石窟的崩坍和藝術品風化。措施有:

①用護壁、擋墻、大型砌體或澆筑體阻止裂隙的發展,防止懸巖塌落和抵御巖體開裂。此法難以保持石窟現狀,易破壞崖壁的歷史遺存,在不得已情況下才使用。

②噴錨加固。以不同長度的錨桿(粗鋼筋)采用水平或傾斜的不同方向穿過裂隙巖體,將不穩定巖體錨固在穩定巖體上,然后將錨桿端與細鋼筋網焊接,表面用高壓噴 5～15厘米厚的混凝土,再用山體巖粉罩面做舊。沿一定間距留設排水孔,使少量滲水仍能排出。此法適合已經松弛、多裂隙、洞窟密集而巖體破碎的石窟山體。它可起到加固、支撐、防風化作用,具有很大的承載力和安全儲備。缺點是會局部改變石窟外貌和掩蓋一些歷史遺存。

③灌漿粘結。為石窟中雕刻藝術品斷裂、洞窟崖壁開裂、崩坍的加固保護方法之一。目前使用的灌漿粘結材料主要有環氧樹脂類、丙烯酸酯類及無機化學材料等。對材料性能要求接近于被加固巖石的物理力學性狀,并符合粘結性好、粘度低、可灌性好、室溫下可固化、耐凍融性、耐水性等要求。灌漿設備主要是用空氣壓縮機和特制灌漿桶。檢查時要對灌漿的深度、范圍、巖體強度、變形特性等進行檢查,保證灌漿加固的質量。    

露天石質文物保護技術  先從研究石雕的風化形態著手,進行風化成因分類,然后據氣象要素、水害及潮濕環境的長期觀測與記錄,按石雕風化的深度系統取樣,并進行巖石物理力學性質試驗、巖石氧化物的化學分析、薄片鑒定及風化產物的差熱分析、X射線衍射分析、光譜分析、掃描電鏡觀察等工作,找出石雕風化的主要病因后,采用點荷載強度試驗及超聲波試驗,檢測石雕風化的程度,再根據巖石化學成分隨深度的變化,用物探電法及巖相鑒定等手段檢測石雕風化深度。    

一般較完整,風化不嚴重的露天文物,應改善保護環境。對風化嚴重、不進行保護,無法保存的文物,才可使用防護材料。防護材料的使用應明確主要防止哪幾種風化營力,提出保護后應達到的主要指標,并要求材料無色、透明、不反光、不酥堿、化學穩定性好、滲透能力強,具有抗風化能力,有一定固結強度等。一般使用的防護材料有高分子有機聚合材料(有機硅、聚氨酯、甲基丙烯酸酯類、硅酮等)及無機化學材料。    

為了文物的安全,必須慎重地對石雕防護層材料的性能進行各項檢測,包括:

①防護層內的材料形態、充填程度及沿深度方向的變化;

②物理力學性能:如孔隙率,透氣性,固結強度,耐磨蝕強度等;

③抵御水侵蝕的能力:如表面吸水率(毛細吸水率)、最大吸水率、憎水性、透水性等;④抗風化能力:如耐老化性能 (包括人工老化試驗及自然曝曬場 ),抗凍融試驗,安定性試驗,干濕交替試驗等;⑤化學穩定性:如耐酸性,可溶鹽、中溶鹽含量,抗污染能力等;⑥重涂性:為后人提供保護的可能性。    

館藏石質文物保護技術  

從墓葬或由野外放入博物館內收藏的石質文物需要表面除垢,清除內含的各種鹽類或微生物。

主要方法有:

①清除可溶鹽。一般是先在流水中較長時間浸洗,再用去離子水浸洗。體量大的石器,可用紙漿涂敷,干后揭取。

②表面去垢。放入超聲波清洗器中,快速洗除。大理石銹殼可用二甲樹脂將其周圍封護后用稀酸腐蝕銹處,再用機械法剔除。其他石器可用稀酸軟化溶蝕污垢,最后用非離子水洗凈。

③粘接修復。粘接材料一般用環氧樹脂類調入石粉摻少量顏料混合而成的粘合劑,也可用硝基纖維素或聚醋酸乙烯酯類粘合風化嚴重的石器。已相當疏松或表面有彩繪的石質文物,粘接前選用丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸丁酯、聚酯酸乙烯酯、環氧類、有機硅類及氫氧化鋇等材料進行滲透加固。修補材料常用的有熟石膏加纖維素,丙酮和乙酸戊酯混合劑配成 10% 賽璐珞溶液再調以細石粉,聚醋酸乙烯酯乳液加入巖粉及無定形二氧化硅,將顏料調成糊狀進行修補。