遗留至今的大量石质文物,包括石碑、石刻、造像、题刻、石质建筑等,是不可再生的宝贵文化遗产。保存和保护这些文化遗产需要科学、技术和专用材料。
《石质文物保护技术与材料》是浙江大学文物保护材料实验室团队20多年来相关研究成果的汇集。在国家自然科学基金、国家科技支撑计划课题、国家重点研发计划课题、国家重点基础研究发展计划(973)课题和浙江省文物保护科技项目的资助下,经过数届本科生、硕士生、博士生、博士后及教师们的持续研究,本团队已在石质文物保护技术与材料研究方面取得了许多重要进展。
《石质文物保护技术与材料》以现代材料学为基础,针对石质文物保护工作涉及的“病害机理”“保护技术”和“保护材料”中的难点问题,从基本原理的探讨入手,以实际应用为目的进行了系列研究,包括检测与监测技术、清洗与脱盐技术、表面防护与渗透加固、粘结和灌浆材料、表面彩绘与涂层、生物病害及防治技术等。研发的技术和材料已在许多石质文物修缮保护工程中应用。相关调研、实验和工程应用涉及的文物点包括:钱王陵、飞来峰造像、云冈石窟、安岳石窟、乐山大佛、西泠印社、故宫和敦煌莫高窟等几十处全国重点文物保护单位和世界遗产。
撰写《石质文物保护技术与材料》的总体目标是探索石质文物保护的科学原理,提供适用的技术和材料,同时培养文物保护科学研究人才。
《石质文物保护技术与材料》可以为人们了解石质文物保护技术与材料提供专业知识;可以作为文物保护专业的教学参考书;也可以为文物保护领域的从业人员提供技术与材料应用的借鉴。
我与张秉坚教授领导的浙江大学文物保护材料实验室从相识到认知也有十多个年头了,这是我比较熟悉的一个优秀团队,一直在关注着他们的成果。他们能抓住文物保护行业最需要的攻关项目,年年都有所突破。团队持续培养出创新型研发人才、科研骨干人才和复合型人才,他们在文物保护界的影响力有目共睹。
石质文物保护技术和材料是张秉坚教授团队主要的研究方向之一。他们在国家自然科学基金、国家科技支撑计划课题和国家“973”课题等项目的资助下,针对石质文物保护工作涉及的“病害机理”“保护技术”和“保护材料”中的难点问题,从化学和材料学的原理探讨入手,以实际应用为目标,持续开展研究,已经取得了许多重要进展。研究内容包括石质文物的检测与监测技术、清洗与脱盐技术、表面防护与渗透加固材料、粘结和灌浆材料、表面彩绘与涂层保护、生物防治技术等。
石质文物的保护,至今仍被国内外业者公认为是个难题,面对我国众多类型的石质文物劣化加速,已有相当数量的文物濒临消失的危险,抢救性保护的任务还十分繁重。当前我国石质文物保护遇到的有待解决或需深入研究的问题包括:(1)石质文物防风化的应用基础研究迫在眉睫,在抢救性保护向预防性保护转变的过程中,既要考虑如何加大抢救力度,尤其是价值极高的重点石质文物,又需要把着力点放在预防性保护的技术和材料研究上;(2)对石质文物保护的过程缺乏全面的科学评估,例如保护程序、保护方法是否科学合理,文物保护材料是否适合文物本体材料和文物所处的环境,病害治理技术是否有效和安全,这些都需要进行长期的科学监测跟踪;(3)石质文物保护还需要科学定量的评估理论和技术,例如不同种类石质文物的风化机理;石质文物风化程度、风化深度及风化速率的无损检测技术;石质文物表层风化(或称劣化)的精确感知方法,以及石质文物所依附的地质体失稳的预报技术等。总之,石质文物保护有待攻克的难题还很多。
当我翻阅这本沉甸甸的著作后,感到十分欣慰,他们20多年的丰硕成果在书中表达得异常精彩,信息量之大,涉及面之广,是以往石质文物保护著作中很少见到的。书中张秉坚教授团队已对上述难题从化学和材料学科的角度进行了很有成效的探索研究。他们提出的六个主要科学问题,是石质文物保护应用的理论基础,也是在实践过程中经常遇到的需要回答的问题。其中石质文物表层风化机理及污染物与本体的结合状态和破坏作用机理,比以往能更深入地了解石质文物劣化的本质和过程;其他有关在处理石质文物表层发生保护性破坏的物理、化学原理;环氧树脂材料粘结老化机理;裂隙灌浆材料的失效机理;石刻表面涂漆对文物本体保存的利弊等科学问题,则可直接指导今后的保护应用或提供借鉴。
书中提出的保护技术中,我们看到了不少创新理念和方法。例如,石质文物表层风化状况定量测评技术,将污染物与岩石基底结合在一起进行分析检测研究;检测碳酸盐类文物本体化学元素的变化;加权改变率法定量测评石质文物的劣化程度等。还有可溶盐的高效脱除技术;凝胶法的彩绘化学加固材料的去除技术;石质表面有害微生物绿色抑制技术等,都得到了良好的评估与应用。至于多种研发材料,既有探索性,又在不少遗产地得到有效证实,是安全、耐久的。尤其是表面防护加固材料,更受到关注,如已使用多年的有机、无机复合加固材料,这里研制的新合成复合材料,可以推广到适合石质和环境的文物点。风化石灰岩质文物用磷灰石仿生加固方法对于目前尚无可靠有效的保护方法情况下,值得继续深入工艺及环境要求研究,以利于尽早地推广应用。纯无机镁基渗透加固强风化砂岩的材料等探索性试验,也是很有前途的。
上述研发的技术和材料已在云冈石窟、乐山大佛、莫高窟、北京故宫等十几处世界文化遗产名录及全国重点文物保护单位进行现场实验,而且每一处的实践过程都十分严谨、专业,体现出保护理念与技术的融合,具有创新精神。以上技术与材料所涉及的石质文物保护工程示范应用点有:临安钱王陵、杭州西泠印社、杭州西湖湖心亭等。
殷切期望浙江大学文物保护材料实验室团队发扬睿智、创新的优良传统,科学分析,总结经验,使石质文物保护基础理论研究更加系统、深入;开发出更多的石质文物保护技术和材料,为保存我国优秀的文化遗产做出更大贡献。
张秉坚,化学工程学博士,浙江大学化学系和艺术与考古学院双聘教授,博士生导师。中国文物保护技术协会理事、分析检测专委会副主任;中国石材协会护理专委会专家组组长。20多年来一直从事文物保护技术与材料研究,承担过许多砖、石、土质文物禾口壁画彩绘文物保护的研究课题。包括:主持完成了国家自然科学基金课题四项、国家“973”项目课题一项、国家科技支撑计划课题一项、国家文物局“指南针计划”项目一项等。设计和指导完成过十多项石质文物保护工程。现为浙江大学文物保护材料实验室负责人。已获得国家发明专利授权20余项,在国内外学报上发表科研论文200多篇,其中100多篇被SCI、EI、AHCI收录,获得国家自然科学奖、国家科学技术奖、省部级科技进步奖等,已培养化学专业和文博专业的硕士、博士和博士后70多名。
胡瑜兰,细胞生物学博士,浙江大学艺术与考古学院副教授,博士生导师。中国文物保护技术协会文物保护教育专委会委员,主要从事文物保护的研究,具体以微生物病害防治和文物材料检测的研究为重点,近几年来研发了基于精油、纳米载体、静电纺丝膜等的微生物及苔藓防治新材料和新技术,为石窟文物的微生物及苔藓的防治提供了安全有效的手段。主持国家重点研发计划课题一项,国家自然科学基金课题三项,博士后基金一项,浙江省自然科学基金课题一项,浙江省文物局项目两项。发表SCI、SSCI收录论文50余篇。获得发明专利授权一项和浙江省科技进步三等奖一项,已培养文博专业硕士10多名。
第1章 绪论
1.1 本书初衷
1.1.1 目标
1.1.2 研究团队
1.2 涉猎范围
1.2.1 研究内容
1.2.2 主要科学问题
1.2.3 有关技术
1.2.4 研发材料
1.3 基本概念
1.4 术语和定义
1.5 本书编排
第2章 石质文物病害调查
2.1 病害调查方法
2.1.1 石质文物病害分类和分级
2.1.2 石质文物病害勘测模式
2.1.3 石质文物病害现场勘测
2.1.4 石质文物病害调查数据处理及报告撰写
2.2 杭州飞来峰青林洞石窟造像病害调查
2.2.1 飞来峰青林洞造像概况
2.2.2 环境调查与分析
2.2.3 文物本体病害勘测调查
2.2.4 调查小结
2.3 杭州市石窟寺及石刻类文物保存状况调查
2.3.1 杭州市石窟寺及石刻类文物概况
2.3.2 调查统计结果与分析
2.3.3 调查小结
2.4 浙江省石窟寺及石刻类文物健康评估调研
2.4.1 调研内容与范围
2.4.2 调研结果
2.4.3 典型案例分析
2.4.4 调研小结
2.5 专项调查——云冈石窟污染物病害调查
2.5.1 污染物病害问题
2.5.2 调查概况
2.5.3 污染物病害状况
2.5.4 调查小结
2.6 专项调查——乐山大佛生物病害调查
2.6.1 乐山大佛的生物病害
2.6.2 勘测方法
2.6.3 结果与分析
2.6.4 调查小结
2.7 本章小结
本章参考文献
第3章 石质文物的检测与监测
3.1 基本概念与方法
3.1.1 定义
3.1.2 检测与监测原则
3.1.3 石质文物监测指标与方法
3.2 故宫养心殿石质文物劣化程度检测
3.2.1 检测对象与方法
3.2.2 检测结果
3.2.3 测评与讨论
3.2.4 结论
3.3 云冈石窟污染物分析检测
3.3.1 项目概述
3.3.2 试验仪器与样品制备
3.3.3 检测结果与讨论
3.3.4 结论
3.4 碳酸盐石质文物化学元素变化检测
3.4.1 pXRF无损检测方法建立
3.4.2 碳酸盐类石质文物样品采集与检测
3.4.3 结果讨论与分析
3.4.4 结论
3.5 杭州飞来峰造像病害监测
3.5.1 概况
3.5.2 监测方法与流程
3.5.3 监测结果与讨论
……
第4章 清洗与脱盐
第5章 表面防护与渗透加固
第6章 粘结与灌浆材料
第7章 石质文物表面的彩绘与涂层
第8章 石质文物生物病害及防治技术
第9章 保护工程实践
附录
后记