潮濕環(huán)境下磚石類文物風化機理與保護方法研究
發(fā)布時間:2018-05-10 08:19
本文選題:潮濕環(huán)境 + 磚石質文物保護 ; 參考:《吉林大學》2011年博士論文
【摘要】:本文對潮濕地區(qū)露天環(huán)境下磚石質文物的保護進行了研究,潮濕環(huán)境下磚石質文物的保護一直是國內外公認的技術難題。本文的研究對象都為潮濕環(huán)境下露天不可移動磚石質文物。構成磚石類文物的質地種類繁多,有砂巖、礫巖、石灰?guī)r、大理石、漢白玉、板巖、頁巖、凝灰?guī)r、安山巖、花崗巖、偉晶巖、流紋巖、玄武巖等,而且所處自然環(huán)境復雜多變,決定了磚石質文物的保護方法也要因地制宜,如露天的與室內的環(huán)境不同,保護的方法應不全相同;潮濕溫暖的環(huán)境與干燥寒冷的環(huán)境相差懸殊的情況,相應的保護方法及選用的防護材料就不能一樣;處于海邊多鹽潮濕空氣下的文物,保護工作就要首先去除內部的鹽分;墓葬內的磚石類文物建筑還要考慮通風、阻止毛細水、凝結水的侵蝕及避免干濕度的急劇變化,防止霉變等,同一質地的文物如果分別處于潮濕溫暖地區(qū)與干旱寒冷差異懸殊的地區(qū)則病害狀況也不盡相同,磚石內文物保護一定要考慮到環(huán)境的差異性,不能是一個模式和配方,需因地制宜,采用相應的保護方法、材料和工藝。 本文試圖從分析研究潮濕地區(qū)磚石質文物風化現(xiàn)狀及病害機理的角度出發(fā),以《中國文物古跡保護準則》為原則,按照《中華人民共和國文物保護法》(2002)、《中國人民共和國文物保護法實施條例》(2003)、《文物保護工程管理辦法》(2003)的有關要求;采用地質學、巖土工程學、巖石學、環(huán)境學等相關學科的理論和方法,應用先進的科學儀器,以文物保護的新理念作指導,對高句麗石質文物、西安城墻磚石文物、麟游慈善寺風化石刻、大足石刻、澳門鄭家大屋等五處磚石類文物的保存現(xiàn)狀、賦存環(huán)境、磚石質類型和特點、病害機理及特征進行了全面的調查、分析,重點在于對潮濕環(huán)境下的磚石質文物的風化病害的現(xiàn)狀調查,并分別分析探討了五處磚石文物的風化機理。從潮濕環(huán)境的氣象特征的諸因素中,水包括地下水、地面水、雨水加之溫暖潮濕的環(huán)境是引起磚石類文物風化等損害的最主要因素,各種病害都是水的參與而產(chǎn)生或加劇,由此依據(jù)ASTM標準(American Society for Testing and Materials系美國材料與試驗協(xié)會的英文縮寫)選取了幾種防水加固材料對現(xiàn)場收集的樣品進行保護材料的室內老化試驗和文物現(xiàn)場保護試驗,并提出針對生物微生物的生長而相應采取的生物防治對策,首先針對潮濕環(huán)境的特殊氣候特征而研發(fā)了一種復合防腐防霉殺菌劑并通過抑菌圈實驗證實了其有效的防治效果,對于潮濕環(huán)境的磚石類文物的保護治理總結出可行性保護研究思路。 首次提出針對典型潮濕環(huán)境下磚石類文物的可行性保護研究思路,對于易受自然因素風化的典型潮濕地區(qū)的磚石類文物的保護,提出一種合理可行性的保護方法,迄今為止,各國學者都是以單一對象的磚石類文物保護為研究目標,而未有人將保護方法歸類總結,我們試圖尋找可適用于潮濕環(huán)境下磚石類文物的可行性保護研究方法。 本文通過文獻和實際調查相結合的方法,研究內容包括文物價值調查、文物環(huán)境調查、病害分析、保護材料選擇以及遺址保護的綜合手段設計。主要選用的分析儀器是荷蘭Philip-FEI公司的quanta2000環(huán)境電子掃描電鏡、日本理學株式會社D/Max-RA型X射線分析儀,對磚石類樣品進行分析,結合以往的研究成果,揭示磚石類文物產(chǎn)生病害的微觀及宏觀原因,探討病害產(chǎn)生的機理。 本文的研究對象磚石質文物都屬于不可移動文物遺存,一般體積較大,還都處于戶外露天環(huán)境下,不能或不宜整體移動,不能像其他館藏文物一樣可以收藏于館內并輕易移動。但是我們仍然可以通過采取一定的預防性保護方法如制定控制文物保存區(qū)域周邊的污染物排放、有害氣體排放、地面水監(jiān)管以及游客人數(shù)控制、災害規(guī)劃等,并加強日常定期的保護工作給予磚石類文物一定的預防性保護措施。 用化學材料加固保護易碎、斷裂、塌落的巖石類文物已有一百多年的歷史了,羅馬時期就用化學材料來保護石雕。根據(jù)國內外磚石質文物化學保護的經(jīng)驗,并根據(jù)磚石質文物保護的需要進行篩選,選擇了若干常用的加固與防水材料,這些保護材料主要為有機硅和丙烯酸樹脂,通過室內試驗以多種指標(顏色變化、接觸角、吸水率、耐水、耐凍融、耐鹽、耐酸等)對加固和防水材料進行了初步保護效果檢測,給潮濕環(huán)境下磚石質文物保護工程的規(guī)劃和制定提供一定的實驗數(shù)據(jù)支持。國內外現(xiàn)階段對于磚石質文物加固封護材料效果的檢測一般都是采用非文物樣品進行老化實驗,而對非文物樣品封護加固的實驗結果并不能直接引入對于真實文物樣品的保護中,而本文首次大量引用5處不同環(huán)境不同巖性的磚石質文物樣品開展大量的檢測試驗,通過對砂巖、花崗巖、磚質等真實文物的加固封護保護研究,全面系統(tǒng)的通過對孔隙度、毛細吸水率、外觀顏色、裂縫等參數(shù)的測定來檢測凍融、冷熱循環(huán)、酸堿腐蝕、可溶鹽侵蝕等老化實驗對加固封護保護材料的耐候性等方面的影響,從微觀及宏觀角度了解不同加固封護材料對磚石類文物的保護效果,對所選材料如有機硅等對潮濕地區(qū)磚石質文物保護的可行性和效果進行研究。 現(xiàn)場應用研究:將實驗篩選出的加固封護材料應用于國家級磚石質文物的現(xiàn)場保護研究,主要應用于寶雞麟游慈善寺、高句麗遺存、西安城墻等文物的保護研究中,其中選取部分通過吸水量、顏色、結殼、潤濕角變化等參數(shù)來評估保護效果。 選取的五處露天磚石質文物所處的環(huán)境具有高濕度、降雨量大等特點,給各種生物體生長繁衍提供了適宜的條件,由此造成的破壞作用不可忽視,這些生命體主要有菌類及低等植物如苔蘚、藻類、地衣等,它們常以共生復合體的形式存在,不僅在磚石質文物表面形成各種色斑,嚴重影響文物原貌,而且還會使磚石質文物發(fā)生嚴重的生物風化,本文試圖了解潮濕地區(qū)的磚石質文物的病害機理和風化機理,通過對其表面產(chǎn)生生物風化的生物樣品進行采集、分離、鑒定后從中選取部分,照顧種群類別,并考慮代謝產(chǎn)物可能有害的菌種,選取了15種菌類,通過科學的配比配制了一種高效、低毒的復合防腐防霉殺菌劑,采用了生物防治實驗中最常用的方法——抑菌圈,驗證了復合防腐防霉殺菌劑的殺菌抑菌效果,并提出了對磚石文物生物風化的的防治保護方法。 展望:潮濕環(huán)境下磚石類文物保護仍然是文物保護領域的難點,該部分的研究還需進一步的完善,未來的工作重點包括以下兩個方面:1、對潮濕地區(qū)磚石類文物風化保護材料的性能進行更為深入的研究。2、通過更多的實驗數(shù)據(jù)調查,對本文所選取的五處潮濕環(huán)境的磚石質文物的現(xiàn)場實驗區(qū)域的保護效果進行考證。
[Abstract]:In this paper , the protection of brick and stone cultural relics in humid environment is studied , and the preservation of brick and stone cultural relics in wet environment has been a recognized technical problem at home and abroad .
Based on the analysis of the present situation of the weathering and disease mechanism of the brick and stone cultural relics in the humid environment , this paper makes a comprehensive investigation and analysis on the preservation status , occurrence environment , the types and characteristics of brick and stone cultural relics under the Law of the People ' s Republic of China ( 2002 ) .
This paper puts forward a feasible method for protecting masonry relics under typical humid environment , and puts forward a reasonable and feasible protection method for the protection of brick and stone cultural relics in typical humid areas which are easily weathered by natural factors . So far , scholars have made the research aim at the protection of brick and stone in a single object , and no one has classified the protection method , and we try to find the feasible protection research method applicable to the brick and stone cultural relics in the humid environment .
Based on the combination of literature and actual investigation , the research contents include cultural relic value investigation , cultural relic environment investigation , disease analysis , selection of protective materials and comprehensive means of site protection . The main selection of analytical instruments is the electronic scanning electron microscope of Philip - FEI company in the Netherlands , the D / Max - R A - type X - ray analyzer of Japan Neo - Neo - Neo - Neo - Neo - Neo - Neo - Neo - Neo - Confucianism , and the analysis of the samples of masonry - stone . Combined with the previous research results , the microscopic and macroscopic causes of the diseases caused by brick and stone cultural relics are revealed , and the mechanism of diseases is discussed .
The research object brick and stone cultural relics in this paper belong to non - removable cultural relics , and are generally in the open air environment . They can not or should not be moved in whole . However , we can also adopt certain preventive protection methods such as the emission of pollutants , harmful gas emissions , surface water regulation as well as the control of the number of tourists , disaster planning and so on .
Based on the experience of chemical protection of brick and stone cultural relics at home and abroad , some common reinforcement and waterproof materials have been selected and some common reinforcement and waterproof materials have been selected .
Field application research : The reinforcement sealing material screened from the experiment is applied to the field protection research of the national brick and stone cultural relics , which is mainly applied to the protection research of the cultural relics such as the rare earth , the high sentence and the city wall of Xi ' an , and the selection part is used to evaluate the protection effect by parameters such as water absorption , color , crust and wetting angle .
This paper tries to find out the disease mechanism and weathering mechanism of the brick and stone cultural relics in the humid area .
Looking forward : The protection of masonry in wet environment is still a difficult problem in the field of cultural relics protection . The research of this part needs to be further improved . The future work will focus on the following two aspects : 1 . To study the properties of weathered protective materials of masonry in wet areas .
【學位授予單位】:吉林大學
【學位級別】:博士
【學位授予年份】:2011
【分類號】:K875
【引證文獻】
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,本文編號:1868554
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