典型酥粉陶质文物的病变分析及其保护研究

发布时间：2017-12-22 01:32

  本文关键词：典型酥粉陶质文物的病变分析及其保护研究　出处：《西北大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：中国是世界上最早制造陶器的国家之一,现存出土陶质文物为研究古代文明提供大量实物资料,是人类不可再生的物质文化遗产,其以悠久的历史,丰富的种类,广袤的传播范围,为人类文明的产生及其进步写下了光辉的篇章。然而经历数万年的时间磨砺和岁月摧残,使得以易熔粘土为主要原料、较低烧制温度下烧制而成的陶质文物抵御环境侵蚀的能力逐渐降低,最为严重的病害是文物的酥粉化。为了研究陶质文物酥粉化的病害形成,本文以最为典型的陕西陇县博物馆馆藏百余件酥粉陶质文物样品为研究对象展开了系统的文物病害调研工作,结果发现陶质文物的酥粉化往往发生在含盐文物出土的若干年后,这种变化使得目前的馆藏陶质文物、以及新出土陶质文物处于一种潜在的危险状态。为预防现有出土陶质文物出现的酥粉化风险、以及指导后期出土文物的保护工作,本文在对文物本体-环境-病害的相互关系的科学认知基础上,探讨了引起陶质文物酥粉的主要原因,通过不同可溶盐性能以及可溶盐与陶质样品在不同环境场条件下的相互作用机制研究,提出酥粉陶质文物相关的保护措施、除盐装备与技术,并设计研发与酥粉陶质样品性能相适配、具有加固性和耐盐性的保护材料。主要研究结果包括：(一)陕西陇县陶质文物基体中含有主要来源于当时埋藏遗址中的NaCl、NaNO3和含水CaCl2等可溶盐,出土后这些可溶盐在陶质样品表面的反复结晶-解析是造成文物酥粉破坏的主要原因,其中发生的酥粉化程度与陶质文物自身的性能、盐的类型和环境因素等密切相关：陶质样品含盐量越高、力学强度越低、以及可溶盐结晶过饱和度和盐的结晶压越大、结晶-解析变化频率和次数越高,陶质文物酥粉速度越快、破坏越严重。(二)在酥粉陶质文物中含有的可溶盐NaCl、CaCl2、NaNO3以及复合盐之间的相互作用研究中,首次分析盐溶液在毛细孔中的运移与结晶方式,包括被水膜包裹结晶晶核的生成、原位的干燥-潮解-结晶的方式以及最后的亚稳状态等。同时发现NaCl溶液加入的CaCl2延长了盐结晶所需要的时间,间接地阻碍了NaCl的结晶析出；而在NaCl/NaNO3复合盐溶液中,可以根据公式推算出NaCl和NaNO3含量不同时的结晶区域,该结晶区域的不同会直接影响对陶质文物的破坏效果。(三)分析不同环境场条件下可溶盐对模拟陶质样品的破坏过程和作用,结果表明陶质样品破坏的本质在于可溶盐结晶受力过程中横向颗粒结合处的张拉应力的枝状裂纹和由纵向颗粒间产生剪应力微裂纹的逐渐扩展并相互贯通。在微裂纹扩展贯通过程中,陶质样品表面逐层粉化脱落,样品质量、形貌、孔径和强度都发生着一定程度的变化,其中NaCl和复合盐NaCl/NaNO3结晶体对陶质样品产生的负压压力较大、破坏性最强,而含有CaCl2和NaCl/CaCl2对样品的破坏作用较小。(四)在陶质样品和可溶盐类型确定的情况下,提出通过调节样品表面的可溶盐浓度达到非饱和状态,或减小可溶盐结晶-解析的次数进行有效地防止或减缓可溶盐对陶质样品的破坏。为了减少在可溶盐去除过程中文物内部的结晶盐对其孔壁造成的破坏,研发了除盐效果优异的含盐文物的无损除盐装置与技术,提出采用具有与文物本体不发生化学反应等特点的包埋材料进行包埋,对疏松文物起到一定的固型作用；通过文物内部可溶盐溶解并不断稀释的方式使得文物内部的可溶盐缓慢减少,有效地的降低了陶质文物表面直接与水接触时造成的损伤；同时去离子水供给单元中的反渗透膜元件将盐离子与水分进行分离,形成反复利用的循环体系,以便实现水资源的节约及高效利用。(五)针对损毁严重、基体几乎丧失支撑强度的含盐酥粉陶质文物的加固保护,研制了有机硅杂化材料和改性明胶等材料,改性材料的耐老化性能均有一定程度的提高。有机硅杂化材料克服了原有材料粘接强度不高的缺陷,具有优异的渗透性、憎水性和耐盐性能；而明胶改性材料的加固强度相对较低,适用于表面颜料层等酥粉脱落的粘接保护。本研究率先从宏观角度分析了影响陶质文物发生酥粉的主要因素和条件,并首次从微观角度观察可溶盐在结晶生长过程中对陶质样品产生的作用力,以及结晶-解析过程中可溶盐对陶质文物的破坏过程和本质,在此基础上提出相应的保护技术和保护材料,为防止或延缓陶质文物在特定保存环境中形成的病变破坏提供理论基础和技术支撑,以期解决承载着不同年代历史信息的这类重要文化载体正在缓慢消失的重大问题。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：K876.3

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本文编号：1317956