發(fā)布時間：2017-12-22 01:32

  本文關(guān)鍵詞：典型酥粉陶質(zhì)文物的病變分析及其保護研究　出處：《西北大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：中國是世界上最早制造陶器的國家之一,現(xiàn)存出土陶質(zhì)文物為研究古代文明提供大量實物資料,是人類不可再生的物質(zhì)文化遺產(chǎn),其以悠久的歷史,豐富的種類,廣袤的傳播范圍,為人類文明的產(chǎn)生及其進步寫下了光輝的篇章。然而經(jīng)歷數(shù)萬年的時間磨礪和歲月摧殘,使得以易熔粘土為主要原料、較低燒制溫度下燒制而成的陶質(zhì)文物抵御環(huán)境侵蝕的能力逐漸降低,最為嚴重的病害是文物的酥粉化。為了研究陶質(zhì)文物酥粉化的病害形成,本文以最為典型的陜西隴縣博物館館藏百余件酥粉陶質(zhì)文物樣品為研究對象展開了系統(tǒng)的文物病害調(diào)研工作,結(jié)果發(fā)現(xiàn)陶質(zhì)文物的酥粉化往往發(fā)生在含鹽文物出土的若干年后,這種變化使得目前的館藏陶質(zhì)文物、以及新出土陶質(zhì)文物處于一種潛在的危險狀態(tài)。為預(yù)防現(xiàn)有出土陶質(zhì)文物出現(xiàn)的酥粉化風(fēng)險、以及指導(dǎo)后期出土文物的保護工作,本文在對文物本體-環(huán)境-病害的相互關(guān)系的科學(xué)認知基礎(chǔ)上,探討了引起陶質(zhì)文物酥粉的主要原因,通過不同可溶鹽性能以及可溶鹽與陶質(zhì)樣品在不同環(huán)境場條件下的相互作用機制研究,提出酥粉陶質(zhì)文物相關(guān)的保護措施、除鹽裝備與技術(shù),并設(shè)計研發(fā)與酥粉陶質(zhì)樣品性能相適配、具有加固性和耐鹽性的保護材料。主要研究結(jié)果包括：(一)陜西隴縣陶質(zhì)文物基體中含有主要來源于當(dāng)時埋藏遺址中的NaCl、NaNO3和含水CaCl2等可溶鹽,出土后這些可溶鹽在陶質(zhì)樣品表面的反復(fù)結(jié)晶-解析是造成文物酥粉破壞的主要原因,其中發(fā)生的酥粉化程度與陶質(zhì)文物自身的性能、鹽的類型和環(huán)境因素等密切相關(guān)：陶質(zhì)樣品含鹽量越高、力學(xué)強度越低、以及可溶鹽結(jié)晶過飽和度和鹽的結(jié)晶壓越大、結(jié)晶-解析變化頻率和次數(shù)越高,陶質(zhì)文物酥粉速度越快、破壞越嚴重。(二)在酥粉陶質(zhì)文物中含有的可溶鹽NaCl、CaCl2、NaNO3以及復(fù)合鹽之間的相互作用研究中,首次分析鹽溶液在毛細孔中的運移與結(jié)晶方式,包括被水膜包裹結(jié)晶晶核的生成、原位的干燥-潮解-結(jié)晶的方式以及最后的亞穩(wěn)狀態(tài)等。同時發(fā)現(xiàn)NaCl溶液加入的CaCl2延長了鹽結(jié)晶所需要的時間,間接地阻礙了NaCl的結(jié)晶析出；而在NaCl/NaNO3復(fù)合鹽溶液中,可以根據(jù)公式推算出NaCl和NaNO3含量不同時的結(jié)晶區(qū)域,該結(jié)晶區(qū)域的不同會直接影響對陶質(zhì)文物的破壞效果。(三)分析不同環(huán)境場條件下可溶鹽對模擬陶質(zhì)樣品的破壞過程和作用,結(jié)果表明陶質(zhì)樣品破壞的本質(zhì)在于可溶鹽結(jié)晶受力過程中橫向顆粒結(jié)合處的張拉應(yīng)力的枝狀裂紋和由縱向顆粒間產(chǎn)生剪應(yīng)力微裂紋的逐漸擴展并相互貫通。在微裂紋擴展貫通過程中,陶質(zhì)樣品表面逐層粉化脫落,樣品質(zhì)量、形貌、孔徑和強度都發(fā)生著一定程度的變化,其中NaCl和復(fù)合鹽NaCl/NaNO3結(jié)晶體對陶質(zhì)樣品產(chǎn)生的負壓壓力較大、破壞性最強,而含有CaCl2和NaCl/CaCl2對樣品的破壞作用較小。(四)在陶質(zhì)樣品和可溶鹽類型確定的情況下,提出通過調(diào)節(jié)樣品表面的可溶鹽濃度達到非飽和狀態(tài),或減小可溶鹽結(jié)晶-解析的次數(shù)進行有效地防止或減緩可溶鹽對陶質(zhì)樣品的破壞。為了減少在可溶鹽去除過程中文物內(nèi)部的結(jié)晶鹽對其孔壁造成的破壞,研發(fā)了除鹽效果優(yōu)異的含鹽文物的無損除鹽裝置與技術(shù),提出采用具有與文物本體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等特點的包埋材料進行包埋,對疏松文物起到一定的固型作用；通過文物內(nèi)部可溶鹽溶解并不斷稀釋的方式使得文物內(nèi)部的可溶鹽緩慢減少,有效地的降低了陶質(zhì)文物表面直接與水接觸時造成的損傷；同時去離子水供給單元中的反滲透膜元件將鹽離子與水分進行分離,形成反復(fù)利用的循環(huán)體系,以便實現(xiàn)水資源的節(jié)約及高效利用。(五)針對損毀嚴重、基體幾乎喪失支撐強度的含鹽酥粉陶質(zhì)文物的加固保護,研制了有機硅雜化材料和改性明膠等材料,改性材料的耐老化性能均有一定程度的提高。有機硅雜化材料克服了原有材料粘接強度不高的缺陷,具有優(yōu)異的滲透性、憎水性和耐鹽性能；而明膠改性材料的加固強度相對較低,適用于表面顏料層等酥粉脫落的粘接保護。本研究率先從宏觀角度分析了影響陶質(zhì)文物發(fā)生酥粉的主要因素和條件,并首次從微觀角度觀察可溶鹽在結(jié)晶生長過程中對陶質(zhì)樣品產(chǎn)生的作用力,以及結(jié)晶-解析過程中可溶鹽對陶質(zhì)文物的破壞過程和本質(zhì),在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的保護技術(shù)和保護材料,為防止或延緩陶質(zhì)文物在特定保存環(huán)境中形成的病變破壞提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐,以期解決承載著不同年代歷史信息的這類重要文化載體正在緩慢消失的重大問題。
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：K876.3

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本文編號：1317956