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博物馆石质文物的修复与保护

来源：

《文物修复与研究》

作者：

李新秦 杨倩

发布时间：

2024-05-27 09:29

我国的石质文物遍布各地，品种繁多。从石器时代的石质器具，到历代的石窟寺、石塔、石桥、摩崖造像、崖画、石阙、石圭、碑碣、经幢、石棚，以及古建筑内的蟠龙、石柱、石灯、石栏杆、石殿，陵墓周围的镇墓兽、石像、石牌坊以及墓葬中的石椁、石缸、墓志等，构成历史文化遗存的主要组成部分。但许多石质文物放置于露天，长期遭受自然力的侵蚀，风化剥蚀现象十分严重，有的斧至酥碱分化，如不采取措施，就会使文物中那些有价值的历史、艺术成分全部丧失，造成无法弥补的损失。要减弱古代石质文物的风化，降低它的风化作用和增强其抵御自然破坏的能力，首先要了解造成石质文物风化的原因。

一、石质文物的风化

石质文物的风化是普遍存在的，尤其是室外露天的石质文物风化更为严重。风化的原因是多种多样的。由于石质文物本身质地的不同，风化的形态各异，如石灰质的石刻，可见表面呈条状或穴状溶蚀，或有钙质沉淀掩覆；砂岩质石刻由于岩性纵横向不均一，会沿着交错层层埋或泥质较多的软弱层风化；花岗岩石刻的风化是成球壳状或片状剥落。即使属于同一种石质，由于成分、结构的不同，风化程度也不同。这些都与本身的性质有着直接的关系。另外，风化的速度与胶结物的类型有关，泥质胶结物的石质含量愈多，就愈容易风化。石窟寺的建造还受地质、地理条件的影响。地质层结构的变化、岩石的形成与演变、风沙的侵蚀、地下水的活动等，都会带来破坏。
各种形态的水对石质文物的破坏是最普遍的。水通过降雨形式直接腐蚀石刻：水从裂隙渗入石刻内部，致使石质文物开裂；水还以孔隙水、毛细水、凝结水等形式，与空气中的水、二氧化碳、三氧化硫等共同合作，使石质文物的表面风化剥蚀。
温度的变化也能造成石质的风化。暴露在外界环境的石制品，白天受太阳暴晒，使石质表面受热膨胀，内部则受影响小。晚上反之，表面又比内部冷却、收缩快。石质的颜色不同，所吸收的热量也不同，从而形成不均匀的膨胀。
风的剥蚀也不能忽视。特别是风沙对石质的影响更大，据科学测试，一般10级风力就可以加深水的渗透作用。
地球表面大量生物存在、生长、活动和死亡，都直接或间接地造成对石质文物的损坏。生长在石质文物裂缝甲的植物，会造成机械的破坏。同时植物分泌出酸性溶液，可溶解石质的某些成分。
常见的破坏石质文物的生物主要有两类：
微生物：即细菌、真菌、藻类；
较髙级生物：包括藓类、植物、昆虫及哺乳动物等。它们新陈代谢作用的产物，有各种有机酸、碳酸、硝酸、铵盐等，均可侵蚀石质中的胶结构，造成对石质的破坏。
从以上各种侵蚀并使石质文物风化的主要原因来看，首先石质文物由于本身特有的稳定性，因此它受腐蚀的情况不会像有机质、金属类文物那样明显，而是经历了千百年风风雨雨的连续侵蚀的结果。其次，石质文物遭受破坏的内外原因，不是孤立地起作用，而是以某一因素为主的多种因素作用的结果。

二、石质文物的保护

对风化了的石质文物的保养和修复有两个方面的工作。一方面是残破文物的修补，包括断裂文物的粘接：还有一方面是表面封护，使其延长寿命。然而不改变文物原状是文物保护工作者的重要原则，石质文物的保护必须也在这一原则下选用适当的科学手段。
1．表面严重酥松石质文物的保护
这种已被风化严重的石质文物，是不能对其进行清洗的，唯一保护措施，是只有对它进行加固。
在石刻表面和缝口处用加固材料勾抹是不解决任何问题的，必须采用可灌浆好、强度稍高于岩石、膨胀系数与岩石接近的材料，灌桨加固石刻岩体，尤其是软弱夹层。对已经顺层理或无规则劈裂开缝的石刻，要先用防锈金属从垂直夹层面方向进行锚固，然后灌浆加固，从而增加石刻岩体的强度，抵御热力作用和冰劈的作用。
随着有机化学高分子材料的发展，过去传统用于加固的石蜡逐渐被丙烯酸类、有机硅类髙分子材料所取代。用它们加固石质品，各具优点，效果也不相同。但不管采用什么加固材料，都须进行必要的实验比较，从而选择出最适合的材料。
聚丙烯酸加固：用低黏度的聚丙烯酸单体加过氧化苯甲酰引发剂混合均匀后，喷涂于石质文物上，喷枪气压不宜过大，过大时会将酥散石粉吹掉。单体在酥粉层中进行缓慢聚合，其为五色透明，不会影响文物外貌，并且具有良好的粘接性能，从而使石质文物加固效果很好。
聚甲基丙烯酸甲酯加固：其加固操作过程与聚丙烯酸加固工艺相同。由于聚甲基丙烯酸甲酯透光性很好，所以能很好地保持文物原貌。同时它的化学性能稳定，对酸、碱、盐水、油脂均有较强抵抗力。在低温下能保持较高的耐冲击强度，坚钿而有弹性，老化不会发黄。
干酪素——石灰加固：先配置好干酪素溶液备用—将水量5~9倍的千酪素缓慢加人水中，待10~20分钟后完全溶解，配合溶液后2~3小时内使用效果最佳。其加固工艺是：用适量石灰水喷涂素粉层，反复浸渍三次，间隔几天后，在其表面涂两层干酪素溶液。干酪素可与石素粉层及石质体中的钙结合，形成酪酸钙和碳酸钙薄膜，使石质文物表面得以加固。最后用白垩粉作旧，使它与石质颜色协调一致。
有机硅氧烷单体聚合加固：选用有机硅氧烷单体（甲基三乙氧基硅烷，甲基三甲氧基硅烷，四乙氧基硅烷或四甲氧基硅烷）与少量引发剂混合均勻之后，使用浸渗或喷涂于石质文物上。它能使3~5厘米厚的风化层得以胶结，而且在石质文物表面形成疏水性好的保护膜。
2．一般石质文物的保护
对于一些表面酥粉不严重，而且质地比较坚硬的石质文物，应采取修筑台基或机械保护措施，清洗、枯接断面裂缝，修补作旧，最后进行表面封护。
机械保护措施：许多大型石质文物都与地面相接，因此地下可溶盐瑢解后即可直接渗入石质文物内部，再次结晶析出可产生机械力，从而将毛细孔撑破使石质文物受到破坏。因此在不影响石质文物整体形象的前提下，一般与地面相接的石质文物，采取在文物底基部位修筑水泥台基，使之脱离地表面一定距离，并与地下水环境隔绝。同时还可以采取一些机械性保护措施，如加遮雨棚、对石窟窟顶制作渗水层及排水工程等，都能有效地阻止日晒水蚀的直接威胁而产生保护效果。但是它对空气中的气体、冷凝水和风的剥蚀等仍无能为力。要解决这些问题，就需要采用化学的或其他的方法直接进行保护。
清洗：石质文物特别是处于户外的石质文物长期遭受大自然、微生物、低等生物的侵蚀，在其表面经常会形成成分复杂而呈不同颜色的污斑，只有经过清洗，才能使其艺术价值得以再现。清洗可分为表面清洗和内部可溶性盐的清洗。
表面清洗：
如石质文物有裂缝，在清洗前应将裂缝中灰尘杂物除去，用环氧树脂将裂缝封闭，以免清洗时污水流人。各项就绪后，便开始对文物表面污垢进行处理。
石质文物灰尘水痕清洗，可用大量去离子水，每隔一定时间向其表面喷去离子水冲洗一次，使其表面潮湿而无过多积水，以防水将表面可溶盐带人内部，再用纱布擦洗，最后用50％丙酮水溶液喷洗，这样可以迅速除去此类污物，效果十分明显。
突出的水草酸耗石、水碳铜镁石等白色污物，是山石质文物表面的地衣分泌出的酸性物质与岩石作用而形成的白色凸出状污物，这些矿物在原表面处结壳并突起。可用酒精或丙酮的水溶液浸泡，使污物软化冲洗除去。对于与岩石结合紧密的坏死的白色地衣可用稀碱溶液（如用2％~10％的氨水），连续清洗三次可将其彻底除去。
对于油烟和霉菌污染的石质文物要用洗洁净配制成0．1％~2％浓度的水溶液。将干净毛巾折叠成长方形置于清洗液中浸泡3小时，取出一条毛巾，拧至半干，在油烟污物处不断地反复擦洗，直至整条毛巾全部脏后，放置在一边；另取干净毛巾重复上述操作，直至毛巾上不再有黑色污垢产生为止。待文物自然干燥后，用镊子夹取浸泡有双氧水一氢氟酸的纱布块，在还未清除干净的油烟物上涂擦或搭敷，几分钟至十多分钟后，这些顽固之物就被除去。一次不行，可反复多次。再用清洁毛巾蘸取清水，反复搭敷和擦洗已清洗过的部位，以除残存的清洗材料。
绿色污物的清洗：绿色污物既有霉菌又有生长着的低等植物群体。先用竹签机械清除，再用去离子水清洗，除去污物。为了防止病变复发，再用0．4％霉敌乳剂作杀霉剂，防霉、防苔藓和地衣。
黑色污物的清洗：黑色污物大多为坏死的地衣、地衣分泌物及霉菌。先用去离子水浸湿文物表面，然后用50％丙圈水溶液清洗可除去绝大多数污物，再用14％的氨水清洗，污物基本上可清洗掉。
黄色污物的清洗：黄色污物是石膏风化物、霉菌、苔藓、地衣等共生复合体。清洗时先用去离子水浸润文物表面，再用等体积的水、丙酮、14％的氨水及5％的草酸混合液清洗，先除去薄层黄色污物，再用50％丙酮清洗，效果很好。
溶盐的清洗：充分利用石刻内部的毛细管作用和纸质纤维纹理的协同抽吸作用。在石刻或造像上溶盐较多的部位，采用多层纸张贴敷法，即：用排笔蘸去离子水将柔软吸水纸贴敷在石刻表面，使纸张与石刻表面紧密相贴，石质中的溶盐会在石刻毛细管作用和纸张纤维纹理的协同抽吸作用下进入纸张糊敷层，纸层干后留在纸纤维中，此时揭下纸张。如此重复几次。再用5％的EDTA溶液代替去离子水进行贴敷，并保持24小时，文物表面会析出许多白色针状结晶，在纸上翘处有近5mm长的针状结晶，用小的软毛刷刷除结晶后再用EDTA贴敷多层吸水，反复操作，直到不再有盐分析出。

三、石质文物的修复

1．粘接补配
断裂的石器可用环氧树脂等材料粘接起来。裂缝部位还可用各种合成树脂溶液调和石粉并掺人少许颜料的混合物充填，以便表示修补作旧的情况。
对小件石质藏品的粘接，一般使用硝基纤维素、聚醋酸乙烯酯类、聚甲基丙烯酸类或聚氨酯等黏合剂即可。但对那些大块的石雕艺术品，若表面比较完整，还是用环氧树脂黏合剂较为适合。当表面较脆弱时，必须钻孔加销钉，以加固结合效果。
石器的裂缝部位或残缺部位可用填充物修补。在填补缺块时也可以用熟石裔调和环氧树脂胶作填充料。
用熟石裔操作时，将掺有纤维素的石膏板放在一块板面上，适当掺加一些颜料、沙子和石粉等混合均匀。
2．封护
现阶段石质文物的表面封护多采用850＃聚硅氧烷作封护剂，其无色透明，疏水性、成膜性好、耐老化期长。它不同于一般的表面封护剂，成膜后并不是隔绝防水，因为850＃聚硅氧烷处理后毛细管的抵触角因有机硅氧烷中硅醇和石质表面上的硅醇发生脱水反应而由小于90度变为大于90度，使原来对毛细管的吸收力变为压力而抵抗外部的水进入石质表．面，同时因毛细压力又使毛细孔敞开使石质内部的水分可以缓慢溢出而减少内部的储存，从而起到减缓风化之效，特别适用与地面相连的石质文物。
操作：用乙醇稀释850＃聚硅氧烷，降低黏度，均匀涂刷于石质表面，有机溶剂挥发后聚硅氧烷留在石质表面形成无炫光的透明保护膜。由于岩石水分不断蒸发，在岩石内可溶盐会逐渐增加，在岩石内可溶盐溶液未达到饱和状态前就必须用MD纸张贴敷，以免可溶盐析出造成破坏。所以必须每隔一定时间对已封护的与地体相连的石质文物进行体内可溶盐清洗。
对与地面不联的石质文物，干燥还可以用环氧树脂尼龙材料、氢氧化钠一尿素等材料进行表面隔绝封护，可以防止空气中有害气体、水对石质文物的侵蚀。
3．石质文物存放环境
对于容易搬动的石雕刻藏品，以博物馆室内陈列或库存为最好，可以防止日晒雨淋。对于那些庞大的难以搬动的大型石雕刻品，最好采取建长廊集中管理或建碑亭等措施，尽量避免在露天堆放，以阻止日晒雨淋对它们的直接损害，可以延缓石器受损坏的过程，有利于更长久地保存下去。