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第十二次年会纪要 | 分会场二:石窟与土遗址保护新材料与新技术

发布时间:2024-11-14

2024年10月16-19日,“中国文物保护技术协会第十二次学术年会”在甘肃省敦煌市成功举办。本届学术年会旨在重申并强化科技创新在文化遗产保护领域的核心支撑与引领作用,促进文化遗产保护理念科学性、系统性原则的深度挖掘与广泛拓展。其中,由石窟与土遗址保护技术专业委员会组织的石窟与土遗址保护新材料与新技术(第二分会场)研讨于10月18日召开,来自全国各地的文博机构、高校及科研院所等上百人参加了会议并探讨交流。

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石窟与土遗址保护新材料与新技术分会场学术交流为期一天,分为五场,共14位学者进行了报告。中国文物保护技术协会理事长、故宫博物院院长王旭东莅临指导。浙江大学张秉坚教授做了简短的开场致辞,对与会专家学者表示了热烈的欢迎,并主持了第一场报告。

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来自西北大学的杨富巍教授,比较了氢氧化钡保护材料在甲醇和水溶剂中的稳定性,分析了其在石膏和大理石中的渗透深度和存在形式。研究表明,氢氧化钡在水溶液中反应活性高,易在基材中生成难溶沉淀而阻塞孔隙等渗透通道。而在甲醇溶液中其反应活性低,渗透性较高。实验还发现,氢氧化钡醇溶液在大理石和石膏中的最大渗透深度分别是水溶液的2.3和6倍。该研究对选择和使用受硫酸盐侵害文物保护材料以及改进加固工艺具有重要的参考价值。

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敦煌研究院的武发思研究馆员针对甘肃秦安大地湾F901遗址的微生物损害问题,采用微生物学、环境科学、材料学等多学科方法明确了致害微生物暴发成因,并开发了有效的微生物防控技术。研究表明,秦安大地湾F901遗址主要致害微生物为嗜盐拟诺卡氏菌和微囊菌属成员,多数为腐生营养型和植物-动物致病菌。通过机械清除、生物杀灭剂喷洒、紫外抑菌系统布设结合遗址博物馆环境综合治理等措施,有效地改善了文物赋存环境。相关研究及工程实践对于同类遗址博物馆的微生物防控及预防性保护具有借鉴价值。

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西北工业大学的曹颐戬副教授采用无氟一锅法,通过调控三甲氧基辛基硅烷、T-ZnO和纳米SiO2等不同前驱体间摩尔比制备溶胶,之后再以刷涂/喷涂法在石材样品表面制备了超疏水防风化层。结果发现,采用ZnO的光催化特征和自身的抑菌性,防风化层具有良好杀菌效果。以10g/m2喷涂的防风化层具有良好的超疏水性能和抗菌效率,同时具备一定耐化学腐蚀和机械磨损特性,在露天石质文物防风化中展现了较好的应用潜力。

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第二场汇报由杨富巍教授主持。荆州文物保护中心的刘雪刚副研究馆员以土遗址病害较为典型的熊家冢墓地7号殉葬墓为例,对不同深度土样进行理化性质分析。结果显示,土样属于潮湿土,整体呈中性偏弱碱性,该环境中含水率、有机质含量过高,易导致霉菌滋生,加速表面风化、裂隙、松动、脱落和崩塌。此外,土遗址易于风化和松动导致土样内部存在大量孔隙和孔洞结构,土体相对疏松,本研究为土遗址的保护提供了病害诊断的基础数据。

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四川省文物考古研究院的赵凡副研究馆员探讨了三星堆祭祀区地表干缩开裂病害的时空特征和防治。一方面针对三星堆祭祀区在揭露初期病害程度区域特征明显的现象,通过病害量化表征评估和土的性质分析,解析相关指标与病害程度的关联性。另一方面针对遗址揭露以后病害发育进程显著问题,分析裂隙发展演化特征。结果发现,黏粒含量、黏土矿物含量和塑性指数是控制病害的关键指标,土质干预仅能在一定程度上控制病害发育。在主控环境因素地下土壤含水率时空变化驱动下,裂隙尺寸变化呈现时空分异性,并提出灌浆治理应选择裂隙发育相对稳定时期进行。

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同济大学的戴仕炳教授通过视频方式进行了线上报告。他通过对20-30年前完成的砖、石等文物修复效果的评估,提出新旧材料的兼容性是实现文物安全性保护的关键。保护实践中,除了美学,还应基于力学、物理学、化学和病理学参数来量化匹配度。具体来说,新修复材料的机械强度应低于已劣化的旧材料,吸水性能应接近劣化的旧材料,化学上新材料不应引入有害组分进入文物本体。此外,新旧材料风化机理和速度也应接近,或新材料风化速度稍快。以上原则有助于实现文物的安全性保护。

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第三场会议由敦煌研究院武发思研究馆员主持。陕西历史博物馆霍晓彤馆员提出风化是在时间的积累下进行的,是一个动态过程,文物表层形态会随时间变化,呈现出不稳定模式。因此,引入风化病害的动态特性,将稳定性量化指标纳入病害评估,更全面反映其危害性。并通过贺兰口岩画的典型风化病害动态变化,选择病害表层形态和性能的相关指标,采用层次分析法对其稳定性进行了量化评价。

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大同市博物馆刘轩成助理馆员以山西曲沃晋侯墓地一号车马坑遗址的土体开裂病害为研究对象,分析了裂隙的类型、规模和成因。通过筛选新的分散剂,优化非水分散材料的制作工艺,对比不同浆液的浓度和固液比的流动性、收缩性、耐水性、抗剪性和孔隙率,筛选出最优固含量,并根据不同裂隙筛选出适于遗址保护的固液比。通过现场灌浆,初步形成了该遗址的灌浆材料和工艺。

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安徽大学王颖红讲师针对灰岩摩崖造像表层含水率分布与劣化问题,利用便携式湿度计结合基于含水率重量法和线性回归分析的实验室校准,对杭州西湖慈云岭造像一号龛表层的水分分布进行了原位检测。分区测量和数据分析显示,造像本体表层水分含量高于造像间墙体的表层水分含量,其原因是大气中的气态水通过凝结作用在微孔中累积。硬度检测表明,造像底部因水分软化而劣化更为严重。该研究为石窟石刻类文物表层水分分布与劣化评估提供了方法探索。

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第四场会议由西北工业大学曹颐戬副教授主持。西南民族大学姚雪讲师以三星堆遗址东城墙为研究样点,采用植物样方调查法明确了遗址原生植物的群落类型、物种优势度和生物多样性,分析了草本植物多样性和土壤抗侵蚀性之间的关系。该区域优势物种为构树、丝茅和钻叶紫菀,其不利于遗址的生物多样性和水土保持。提出植物对东城墙的直接作用深度和生物风化垂直作用范围为0-40 cm。

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兰州大学的张理想老师从区域性出发对陇东砂岩石窟寺的赋存环境及风化病害进行了现场调查与梳理,通过取样分析定量评估了该地区石窟寺砂岩的风化程度。以庆阳北石窟寺为例,深入探讨了砂岩赋存环境与风化病害之间的关系,尤其是温度梯度变化对白垩系砂岩冻融劣化的影响,通过水-热-盐耦合作用下的砂岩风化试验,揭示了陇东石窟寺砂岩的风化机理。

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北京工业大学的张大江副研究员探讨了天然水硬性石灰(NHL)作为古建筑修缮注浆材料时,水灰比和减水剂对其流动性、流变特性、微流变以及水化过程的影响。提出增大水灰比和减水剂掺量会显著提高NHL浆体的流动性,降低屈服应力和塑性黏度,并表现出剪切稀化特征;延缓了浆体的黏弹性转变点,抑制了早期溶解和水化过程。随着水化产物的生成和微观结构的形成,浆体从粘性流体逐渐转变为弹性固体,最终硬化为塑性体。

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最后一场会议由敦煌研究院张化冰副研究馆员主持。上海大学的博士生王富治探讨了砂岩与可溶盐的相互作用对砂岩机械性能的影响及其风化加速的机制。研究利用计算机断层扫描(CT)和热机械分析(TMA)技术,分析了温度变化对砂岩盐风化的影响。通过TMA和差示扫描量热法(DSC),识别了盐结晶相变、应力松弛及蠕变行为,并确定了砂岩的热膨胀系数。引入了基于盐-热-岩石相互作用的损伤因子D及其相关的盐损伤本构模型,解释了损伤能量演化引起的断裂模式。

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敦煌研究院的黄井镜馆员在报告中针对西北干旱地区土遗址风蚀导致遗址浅表层风化、掏蚀和坍塌等问题,以锁阳城遗址为研究对象,开展了一系列风蚀防控实验,探索了风沙流环境下的土遗址风蚀机制。在锁阳城遗址建立风沙流监测试验场,结合环境监测与风蚀模拟试验,揭示了干旱环境下土遗址的风蚀机理。并基于“软覆盖”保护理念,开展了室内藓类覆盖防控风蚀的探究,为土遗址综合防风沙策略提供新思路。

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最后,中国文物保护技术协会副理事长、上海大学文化遗产与信息管理学院黄继忠教授为第二分会场总结点评。他表示,此分会场会汇聚了14位来自不同领域的专家和学者,共同搭建了一个知识共享与思维碰撞的平台。会议的核心议题聚焦于石窟与土遗址保护新材料与新技术,尤其是针对土遗址与石质文物风化问题的防治,以及材料加固技术的创新应用。参会代表深入探讨了通过材料改性技术、裂隙灌浆处理以及植物软覆盖等一系列措施,针对不同区域环境下文物的风化病害,提出了富有成效的保护策略。会议进程中,各方积极互动,深入交流,不仅促进了学术见解的交融,也为文物保护事业积累了宝贵的智慧与经验,参会代表们表示收获满满。

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  供稿:武发思