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大型石质文物表面清洗技术的现状和发展趋势_大型石,国内首台石质文物激光清洗机问世

来源:http://www.shwjfkyy.net 作者:澳门太阳娱乐网 时间:2019-12-15 09:57

    经历了数千年风雨侵蚀的乐山大佛,今后也能好好“洗个澡”了。11月22日,石窟文物表面有害污物清除技术研究课题激光清洗设备验收会在绵阳举行。由中国工程物理研究院激光聚变研究中心研发的我国第一台石质文物激光清洗机,得到了与会专家的一致好评。国家文物局专家组成员、故宫博物院研究员陆寿麟赞叹,“这是文物保护技术的一大进步和突破。”

近十多年来,中国已经发展成为世界装饰石材使用量较多的国家,石材上各种污迹斑痕的清除主要还依靠化学清洗。近几年来,在浙江大学等科研单位和一批企业的努力下,国产的化学清洗剂以其效果好价格低的优势逐步取代了进口产品。但是,石材工业所用的化学清洗剂不能简单地应用于石质文物,因为不论从化学成分、残留物影响、清洗效果检验等方面,文物的要求都高得多。因此,尽早地制定清洗剂的准人标准是促进我国石质文物化学清洗技术健康发展的保障。

    早在上世纪80年代,国外就开始将激光清洗技术运用到石雕文物清洗中。如今,已普遍在壁画、油画、青铜器等文物上使用。自2009年起,中国工程物理研究院激光聚变研究中心受到科技部的项目支持,开始进行激光清洗技术方面的研究,并在去年4月成功研制出国内第一台适用于石质文物的激光清洗机,申请了发明专利。据悉,目前,这台激光清洗机已经在山西大同云冈石窟进行了外场试验。 据该研究中心工程光学部主任袁晓东介绍,激光是定向光源,一点能量就能升高污染物温度,使污染物瞬间从文物表面剥离,从而实现对文物的清洗,并不会对文物造成损害。并且在设计中,研究人员突出了在线监测和光束指示功能,能通过电脑实时监控。

根据国内外大型石质文物表面污染物清除技术的现状和对处理设备的要求,从实施角度通常分为常规清洗和特种清洗两大领域。常规清洗包括吸附脱盐、化学清洗,以及各种只需要小型工具就能完成的清洗技术。特种清洗主要指需要借助特殊设备的清洗技术,目前效果较突出的有:蒸汽喷射清洗、粒子喷射清洗、激光清洗等。当然这些技术,从方法上还可分为化学清洗和物理清洗;从状态上可分为湿法清洗和干法清洗,从介质上可分为水清洗、化学清洗、粒子清洗和激光清洗等等。

来自:四川日报

1前言

    据介绍,目前国内外石质文物表面污染物清除技术包括化学清洗、激光清洗、蒸汽喷射清洗、粒子喷射清洗等。在各种清洗技术中,化学清洗最大的困难是难以判别残留物对文物的远期影响,另一个问题是容易造成环境污染;蒸汽喷射清洗技术,用于表面已劣化的石质文物会因为蒸汽的高温而造成岩石内外热胀不均,从而导致应力破坏;粒子喷射清洗技术会磨损石质文物的表层,特别是一些棱角部位。唯激光清洗技术能实现精密定位、精确清洗,并且不污染环境,不会对文物本体造成损害。

关键词:石质文物 清洗 脱盐 化学清洗 蒸汽喷射 拉子喷射 激光清洗 清洗效果检测

[此贴子已经被作者于2011-11-24 11:20:53编辑过]

随着我国经济的迅猛发展,国家对历史建筑和文物保护的资金投入越来越大。大型石质文物表面污染物的清除技术也越来越受到文物保护维修单位和石材清洗护理行业的关注。

    袁晓东说,目前正在研制便携式石质文物激光清洗机。但是,现在的激光技术还只能清洗无颜色的石质文物,下一步,则要攻克颜色难关,使激光技术也能清洗彩色的文物。这样,书画、竹简、青铜器等文物都将能得到有效清洗,恢复原貌。

目前国内生产的粒子喷射机械仍属于老式喷沙产品,价格低廉,质量不高。若应用于石质文物必须格外小心,浙江大学石材研究室与西安某施工队合作曾用国产机械对绍兴县文保单位羊山造像等石雕进行过粒子喷射清洗,清除表面烟熏黑垢的效果不错,清除表面油漆和过期保护层的效果也不错。不过,国产机械的粒子回收技术不过关,导致飘尘很多,以至于不得不再用水来喷雾处理,结果又可能引起潮湿问题。另外,现有喷头的工作精度有限,很难保证对脆弱石雕的精细结构不会造成破坏。

 

2.4粒子喷射清洗技术:

从原则上讲,石质文物的表面污垢在一定程度上反映了文物本身久远的历史,按照“保持原状”或“较少干扰”的保护原则,较好不要清洗。但是,许多污染物或沉积物会对文物石材造成危害而缩短文物的寿命,影响展示效果,妨碍维修保护。通常石质文物表面污染物清除的目的是:

去除有害于石材和文物展示的物质,如水溶性盐、难溶性硬壳、烟尘灰垢、微生物及杂草,以前处理的残留物等;

对于吸附脱盐技术,尽管国内已经做过大量研究工作,但是可溶性盐的破坏仍然是大型石质文物较普遍和危害较大的问题。应该总结经验,更科学地发展该项技术。

从以上现状分析可以看出我国大型石质文物表面清洗技术距国际先进水平仍有一定距离:

在国内,浙江大学石材研究室曾就装饰石材清洗效果的检测和评价做过一些研究。在文物保护领域,西安文物保护修复中心正在编写的“馆藏石质文物文物保护修复方案编写规范”中有部分内容涉及清洗效果的评价方法。随着定量化的仪器检测方法逐步被国内各大文保单位和研究机构采用,结合我国大型石质文物清洗的实际,制定我国石质文物清洗和清洗效果检测规范已是当务之急,当然这也是我国文物保护事业不可缺少的基础建设。

对于结构精细而自身强度又很脆弱的石雕表面的黑垢层等污垢,激光清洗应该是较安全,较环保的清洗方法。尽管受设备限制,在国内还没有过实际应用的经验,但是中国作为文物大国,可以从引进国外先进技术中获取经验,这对我国文物保护技术的发展和带动国内激光清洗机械的研制应该具有.里程碑的意义。

粒子喷射属于干法清洗,它有许多优点,例如,它便于大面积施工,没有化学品危害问题,也没有水冲击破坏和潮湿危害问题。以往使用的用粗糙石英沙在气流压力下喷沙磨擦的方法在工业发达国家已经逐步被淘汰,因为这种喷沙方法会严重磨损石质文物的表层,特别是一些棱角部位。现代粒子或微粒子喷射清洗采用的气流压力为2x105 Pa左右。尽管气流压力小了许多,但是精心设计的各种喷嘴能够使粒子很好地清洗石雕的各个细微部位。粒子材料的种类也大为拓宽,有石英粉、刚玉粉、方解石粉、玻璃微珠、鼓风炉渣粒、塑料粒子等。操作过程产生的飘尘可以用真空吸尘器吸掉,粒子可以自动回收和循环使用。一般讲,硬度高和边角锐利的粒子易磨平表面,而较软和较光滑的粒子的清垢效率较低。因此,粒子的种类、大小和气流压力等必须根据被清洗石质文物的石料、部位和污垢等具体情况精心选择,以保证既要达到清洗目的又不对文物造成伤害。另外,喷枪喷嘴的好坏也是影响清洗质量的重要因素。粒子喷射技术的较大优势是用于清除大面积的不溶性硬垢层,去除的量和厚度可以人为控制。

制定石质文物表面有害污物清除技术规范和评价体系将是促进我国文物保护技术发展的重要基础建设。

水蒸汽喷射是近几十年来国际上广泛应用于建筑物石质外墙清洗的很有效的清洗技术,也是较环保的清洗方法之一。尽管属于湿法清洗,但它没有低压喷水清洗的水浸泡引起粘接部位泥灰溶胀、可溶盐迁移和微生物繁殖的危害问题,因为很快就干了;也没有高压喷水清洗的容易造成脆弱石雕边角部位脱落的危险,因为冲击力很小。它对常见的灰尘水垢和生物性污染物很有效。

由于盐结晶是危害文物表层岩石结构的较大破坏因素之一,国内外文保工作者已经作过大量的岩石表面脱盐研究。例如敦煌研究院、西安文保中心、云冈石窟和龙门石窟等单位不仅已有多年吸附脱盐的实际经验,许多还与国外着名文保机构有过合作研究。吸附脱盐一般都是采用纤维纸、纸浆、脱脂棉、纱布、膨润土等吸附物质,用水作为溶剂,使水渗入岩石微孔而溶解可溶盐类。随着外表面水份的蒸发,盐溶液向外迁移,逐渐转移到吸附物上。岩石的脱盐过程往往需要几次,甚至几十次的吸附过程。因此,寻找吸附性能优越的吸附材料成为脱盐研究的重要内容。

目前,国内蒸汽喷射清洗机械已有批量生产,在上海外滩建筑物的石质外墙等许多清洗工程中蒸汽喷射清洗的效果不错,西安文物保护修复中心也运用小型蒸汽喷射机在乾陵的石雕上做过清洗实验。但是,用于表面已劣化的石质文物是否会因为蒸汽的高温而造成岩石内外热胀不均,从而导致应力破坏还需要深人研究。

打开被污垢堵塞的岩石气孔,恢复水蒸汽通道,消除表面可能危害岩石结构安全的应力;

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