石质文物保护方法及材料

（一）石质文物的清洗

石质文物上的尘埃、油烟、霉菌、污物、溶盐等对文物都有着不同程度的危害，应采取正确的方法加以清洗或清除。

1.石刻上尘埃的清除

落在石质文物上的尘埃遇到潮湿空气时，其中的可溶性盐、碱就会腐蚀文物。以重庆大足石刻为例，对其造像上的尘埃做采样分析后发现，其主要成分为石膏、熟石膏和复盐，可以采用毛笔或软毛刷轻轻刷除。

2.雨水冲刷痕迹的清洗

先用去离子水清除易溶于水的污物，然后用浓度为5%的六偏磷酸钠溶液清洗雨水冲刷的痕迹，若雨痕太深难以清洗，则用浓度为5%的六偏磷酸钠多层纸张贴敷法让其与污物充分接触、结合，从而除去雨痕，最后用去离子水冲洗石刻，清除残留在石质文物上的清洗剂。

3.油烟、菌类的清洗

用浓度为14%的氨水和浓度为5%～10%的丙酮溶液清洗，效果十分显著，油烟、霉菌可全部清洗掉。若清洗的部位特别潮湿，可采用浓度为0.02%的霉敌乳剂处理，在石刻表面形成一个防霉、透气、无眩光的保护膜。

4.黑色、绿色霉菌与低等植物共生复合体所形成的污染物的清洗

先用清水浸湿污染物，再用浓度为50%的丙酮溶液清洗，而后使用浓度为14%的氨水清洗，再用浓度为0.4%的霉敌乳剂进行杀菌、防霉、防苔藓、防地衣的处理。

5.石刻上溶盐及硬质沉积物的清洗

充分利用石刻内部毛细作用和纸张纤维纹理的协同抽吸作用，在石刻有溶盐的部位采用多层纸张贴敷法，用排笔蘸取去离子水，将柔软的吸水纸贴敷于石刻表面，使纸张与石刻紧密相贴，石质中的溶盐会在石刻毛细作用和纸张纤维纹理的协同抽吸作用下进入纸张糊敷层，待纸层干翘后留在纸层纤维中，此时揭下纸层，如此反复几次，溶盐就可基本清除。

石刻上的沉积物中，石灰质、石膏质和硅酸质比较坚硬，可采用多层纸张贴敷法，用毛笔和软毛刷蘸浓度为8%~10%的六偏磷酸钠，并将柔软的多层纸贴敷于有沉积物的石质文物表面，使硬质沉积物浸湿、软化、络合、溶解、吸入纸层，纸干翘后，揭去纸层，可观察到被贴敷的石刻表面和纸层上有大量白色针状结晶析出，在纸层干翘处有4—5毫米的针状结晶，用毛笔或小毛刷刷除结晶后，再反复贴敷，直至沉积物清除干净。这样，石质文物表面、造像孔隙里难溶沉积物中的钙、铁、镁、钡的二价离子，与六偏磷酸钠会形成稳定的络合物，溶于水并被吸入纸层，而沉积物中的阴离子则与六偏磷酸钠中的钠离子形成可溶性盐，待这些盐渗入纸层，将其揭去，并刷除石质文物表面析出的可溶盐，最后用去离子水浸湿纸层，再抽吸两次以除去石刻表面或造像孔隙中的六偏磷酸钠。

（二）石质文物断裂处的黏结

对于表面比较完整，石刻质地、强度比较好的大块石质艺术品（石雕或石刻）的断裂问题，可用强度好、黏着力强、收缩率低、内聚力大、稳定性好、低蠕变、高韧性的环氧树脂黏合剂来黏结。

操作步骤：①清洗石质文物断裂面；②干燥（自然干燥或用电吹风吹干）；③用毛刷在断面均匀涂抹环氧树脂黏合剂；④待半干时，合对裂口，稍微用力，使其黏结；⑤待黏合剂固化；⑥修理做旧。

比较脆弱的石质文物，为防止因黏合力过强而造成结合面后部破碎，致使与石头本体分离，不建议采用环氧树脂黏合，应以硝酸纤维素来替代。对于断裂面较大、裂缝较宽，且石质表面又比较脆弱的文物或博物馆内的石制品，可采用聚醋酸乙烯酯加大理石粉和适当颜料做成“面团”，压进石质文物裂缝内，待干燥1—2天后，加以修整即可。

（三）石质文物的加固

大型石质文物特别是大型石窟寺建筑，往往会因地震及地壳运动等自然因素而遭到破坏，或受到农业生产、战乱等人为因素的破坏，出现裂隙、断裂、崩塌。有些石窟由于质地组成的影响，会出现种种严重问题，如以石灰岩为主的龙门石窟，岩层中多组裂隙的发育，以及丰富的地下水的频繁活动，使窟群物理、化学、生物风化问题十分显著，从而出现崩塌和岩液，使有些石窟连同其珍贵的雕刻艺术品一起遭到破坏。由崩塌现象造成的损坏尤为严重，如最雄伟的露天石刻奉天寺，南崖壁的天王、力士雕像因严重的崩塌而所存无几。

1.石质文物加固材料的特殊要求

一是不影响石质文物原貌，不降低文物价值。

二是能使石质文物风化表层的疏松颗粒黏合成一个整体，这是选择风化石质文物加固封护材料的最基本要求。

三是加固材料黏合性好、强度高。

四是加固材料渗透性好、透气性好。

五是加固材料抗水性和透水性好，既可使石质中的水分逸出，又能防止外界水分的进入。

六是加固材料耐老化性能好，材料及加固效果需具有长期和良好的稳定性。

2.灌浆加固(www.xing528.com)

灌浆加固工艺借鉴了建筑工程上用以增强建筑稳定性的方法，该方法因有很多优点而被引入石窟的加固中。但建筑所使用的水泥颗粒较粗，不能灌入0.25毫米以下的微细裂缝，且凝固时水泥体积会收缩，与岩石的黏结力较小，会导致加固效果不好，因此，文物保护工作者在加固石质文物时尝试应用了有机高分子材料。例如，对大同云冈石窟部分洞窟进行甲基丙烯酸酯类共聚物的灌浆加固，处理后，原本破损的部分都达到或优于原先岩石的保存状况，不仅增加了石窟的强度和稳定性，也没有影响文物的原貌。

20世纪60年代中期，我国开始使用比丙烯酸酯类共聚物性能更优越的环氧树脂灌浆，并采用与金属锚杆结合的方法来加固石窟。环氧树脂固化时不会有副产物，因而不产生气泡，且体积收缩非常小，加之环氧树脂渗透性好，可灌入0.1毫米的细微裂缝中。此外，该方法还具有黏着力强、内聚力大、低蠕变、高韧性、稳定性高、易改性、操作性能良好等优点。反复采用加压灌浆的方法，使环氧树脂渗入石质文物的各种裂缝中，若裂缝较宽，可适当添加一些如水泥、砂子、岩石粉、碎石等填料，既能增加固化的机械强度，还可降低成本。加锚杆是为了增加加固的深度，以及裂缝的加固强度，在敦煌石窟、龙门石窟、麦积山石窟、云冈石窟的修复中都取得了良好的加固效果。

3.岩体强度较低的沙砾岩石窟的加固

由于沙砾岩、砂岩力学强度较低，而环氧树脂力学强度太大，超过了岩体本身的强度，会造成岩体黏结面之间出现剥离现象，直接影响加固效果。可选用适合砂岩、砂岩灌浆用的材料PS-C（PS为高模数硅酸钾水溶液，C为黏土）。

4.脆弱石质文物的加固

第一，早期对于一些因可溶性盐活动而开裂剥落，甚至酥粉的石质文物，一般采用石蜡加固。处理小型器物时，先将石蜡熔融，再进行减压渗透；处理大型石质文物时，一般先将石质文物加热，再将事先准备好的石蜡和石油醚软膏状物敷在热石头上，蜡会被吸收到石孔中，待溶剂挥发完，再加热敷蜡，直至石质文物不能再吸收为止。

第二，随着高分子材料的发展，丙烯酸酯类、有机硅类高分子材料逐渐代替了石蜡法。

第三，用硅酸钠和硅酸钾加固脆弱石质文物。将硅酸钠和硅酸钾等溶于热水中，形成黏稠溶液来浸渗加固脆弱的石质文物，使可溶性硅酸钠或硅酸钾在石质文物中转变为不可溶的硅酸盐。

第四，用氢氧化钡来加固石灰石或大理石质文物。利用氢氧化钡溶液中的盐分在石质文物孔隙中凝结或与石材发生化学反应，从而堵塞孔隙以形成阻挡层或替代层。

第五，室内风化酥粉石质艺术品的加固。对酥粉十分严重，既不宜喷涂也不宜刷涂的石质文物，可用毛笔或软毛刷蘸取浓度为4%～5%的丙烯酸酯类溶液，采取接触渗吸法加固，使加固剂接触渗吸物，直至不再渗吸为止。

5.石质文物的修补

许多露天保存的石质文物，经物理、化学、生物及人为破坏，出现了断裂、残缺。对残缺的文物，通常采用环氧树脂胶泥进行修补。环氧树脂胶泥修补剂的组成部分包括液态环氧树脂、固化剂、增塑剂和填料，常用的填料有炭、石墨、硅石、石英粉、大理石粉、铝粉等，具体用什么填料进行修补，需视被修补石质文物的强度、残缺部位的颜色而定。

6.石质文物的表面保护

石质文物，特别是露天石质文物，除了需要根据损坏情况进行黏结、加固和修补外，还需要采取有效的表面保护措施，减缓风化速度，延长石质文物的寿命。

（1）大面积机械性保护措施

第一，加盖遮雨棚。加盖遮雨棚可以有效阻止因日晒引起的石质文物表面温度剧烈变化，从而延缓石质文物的表面风化、剥蚀。

第二，做排水渗水工程。在石窟窟顶、附近山体下做好渗水、排水工程，可有效阻止水蚀的直接影响，如大足石刻在石窟后的山体下，挖了80多米深的排水井和几百米长的排水通道，排水效果良好。

（2）石刻表面保护膜保护法

目前，石质文物表面保护的主要措施多是采取在石质表面加无机或有机的高分子材料保护层，防止空气中各种有害因素对文物继续腐蚀风化。国内外较多采用的保护材料包括低黏度的环氧树脂、甲基丙烯酸酯类、尼龙材料、有机硅树脂、氟碳树脂、氢氧化钠、尿素等。除此之外，还可采用微生物对岩石进行转化及石灰水表面保护法。

石质文物表面保护材料的要求：①黏合性好，能将石刻表层疏松颗粒黏成一个整体；②渗透性好，具有良好的填充性；③抗水性好，即疏水性好，可做石刻防水剂；④透水性好，能使石刻内部的水散出，而外部水不能进入表层；⑤透气性好，当石刻毛细孔内的水在高温下蒸发时，不会使膜破裂；⑥耐老化性能好，老化期长；⑦成膜性好，能够形成无色透明、无眩光、致密的膜，同时具有防潮、防空气中有害气体的能力。

有机硅树脂的特性：①有机硅树脂既含有烷基又有硅氧键，是一个介于有机高分子和无机材料之间的聚合物，因此具有一般高聚物的抗水性、耐老化性、黏合性、成膜性，同时具有渗透性能、填充性能好等特点。②有机硅树脂的结构性能决定了它与石质有很好的相容性，因而二者之间具有很好的结合力，且可以通过化学反应形成比物理结合力强很多的化学结合力，将风化石质表面的疏松颗粒黏合成一个整体。③有机硅对石质文物表面的保护，可以使石质表面具有透气性、透水性和抗水性。

有机硅树脂在石质表面保护中的应用。根据石质文物风化程度的不同，所使用的表面保护剂及保护方法也不同。①风化程度较轻、强度较好的石质文物的表面保护：采用有机溶剂乙醇稀释聚硅氧烷，降低黏度后涂渗，待乙醇挥发后，有机硅氧烷树脂会留在石质文物表面，形成无眩光的透明保护膜，起到防护作用。②风化严重的石质文物的表面保护：石质文物风化较严重时，采用有机硅氧烷单体引发聚合的方法来加固。而经有机溶剂稀释后的硅氧烷树脂，虽因黏度降低可渗入风化层，但有机溶剂挥发完剩下的有效聚有机硅氧烷树脂较少，无法胶结风化松散物，因而丧失了表面封护的作用。这种情况下应选用硅氧烷单体、甲基三甲氧硅烷、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷，使之在活性引发剂的作用下缓慢聚合，其渗透深度可达3—5厘米，并且可以胶结风化松散物，既能有效加固风化层，又能起到很好的表面保护作用。

（3）微生物转化表面保护法

微生物转化表面保护法，主要是利用含有硫酸盐还原菌——脱硫弧菌属细菌的溶液，处理由空气中二氧化硫及碳微粒等污染物在石质文物表面形成的硫酸钙层。采用此法处理过的石质表面会形成方解石，而在形成方解石的过程中，微生物起到了净化大理石表面的作用，为石质文物表面保护探索了一种有发展前景的新途径。

（4）石灰水石质文物表面保护法

将石灰泡入水中形成石灰水或石灰浆液，以用于加固和保护石质文物。具体方法：将新鲜的石灰浆液敷在石质文物上，厚度一般为20—30毫米，为防止干透，每天可淋洒石灰水，在保护2—3周后，除去石灰糊，并将残垢清洗干净，接着用新配制的饱和石灰水溶液涂刷石质表面，反复连续涂刷几天，即可在石质表面形成一层保护涂料，起到一定的保护作用。此法的原理是利用饱和石灰水，在石质文物表面与空气中的二氧化碳反应，形成碳酸钙，覆盖于石质文物表面，并形成保护层，从而起到保护作用。