大型石質(zhì)文物表面污染物的清除技術(shù)是文物保護(hù)維修單位和石材清洗護(hù)理行業(yè)都十分關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)。本文圍繞大型石質(zhì)文物清洗技術(shù)，包括：吸附脫鹽、化學(xué)清洗、蒸汽噴射、粒子噴射、激光清洗，以及清洗效果檢測(cè)等，對(duì)國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，并對(duì)國(guó)內(nèi)近期的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了評(píng)述。

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國(guó)家對(duì)歷史建筑和文物保護(hù)的資金投入越來(lái)越大。大型石質(zhì)文物表面污染物的清除技術(shù)也越來(lái)越受到文物保護(hù)維修單位和石材清洗護(hù)理行業(yè)的關(guān)注。

　　大型石質(zhì)文物是指體量較大、不可移動(dòng)的石質(zhì)文物，包括石窟造像、摩崖題刻，和各種石建筑及構(gòu)件，例如：石塔、石橋、石牌坊、石欄桿等。廣義地講，也涵蓋了磚石結(jié)構(gòu)的歷史建筑。相對(duì)于館藏石質(zhì)文物，處于野外的大型石質(zhì)文物，由于各種原因更容易附著、沉積或生成各種生物、沉積物和風(fēng)化產(chǎn)物，如地衣雜草、煙塵土垢、水溶性鹽、各色石銹、難溶性硬殼，以及從前保護(hù)修復(fù)處理的殘留物等。其中一些物質(zhì)，例如水溶性鹽等，具有加速巖石風(fēng)化的作用；還有的物質(zhì)，例如過(guò)多的煙塵土垢等，會(huì)妨礙石刻藝術(shù)價(jià)值的展現(xiàn)。石質(zhì)文物的表面清洗是除去其表層有害于基底巖石或妨礙文物展示的物質(zhì)。

　　從原則上講，石質(zhì)文物的表面污垢在一定程度上反映了文物本身久遠(yuǎn)的歷史，按照“保持原狀”或“最少干擾”的保護(hù)原則，最好不要清洗。但是，許多污染物或沉積物會(huì)對(duì)文物石材造成危害而縮短文物的壽命，影響展示效果，妨礙維修保護(hù)。通常石質(zhì)文物表面污染物清除的目的是：

　　(1)去除有害于石材和文物展示的物質(zhì)，如水溶性鹽、難溶性硬殼、煙塵灰垢、微生物及雜草，以前處理的殘留物等；

　　(2)打開(kāi)被污垢堵塞的巖石氣孔，恢復(fù)水蒸汽通道，消除表面可能危害巖石結(jié)構(gòu)安全的應(yīng)力；

　　(3)為隨后的維修和保護(hù)處理作準(zhǔn)備，例如提高石材對(duì)保護(hù)劑的吸收率和吸收深度等。

　　因此，石質(zhì)文物表面污染物的清洗技術(shù)是去除直接破壞因素、緩解劣化速率，使后續(xù)保護(hù)措施能夠?qū)嵤┑幕�礎(chǔ)技術(shù)和必不可少的工序。同時(shí)，石雕和石刻等文物的價(jià)值集中表現(xiàn)在表面的精細(xì)結(jié)構(gòu)上，而有害物質(zhì)往往直接附著在文物本體表面，許多還滲透進(jìn)表層的微孔和裂隙中，任何不當(dāng)處理都會(huì)直接危害文物，這就對(duì)有害污物的清除技術(shù)提出了更高的要求，許多技術(shù)要求都大大超出了普通工業(yè)清洗技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。石質(zhì)文物的清洗有著自身特殊的要求、特殊的工藝和特殊的檢測(cè)評(píng)價(jià)體系，這些都使石質(zhì)文物表面清洗成為文物保護(hù)的最關(guān)鍵的技術(shù)之一，是實(shí)施重大石質(zhì)文物保護(hù)工程不可缺少的支撐技術(shù)。

　　2大型石質(zhì)文物表面清洗技術(shù)

　　根據(jù)國(guó)內(nèi)外大型石質(zhì)文物表面污染物清除技術(shù)的現(xiàn)狀和對(duì)處理設(shè)備的要求，從實(shí)施角度通常分為常規(guī)清洗和特種清洗兩大領(lǐng)域。常規(guī)清洗包括吸附脫鹽、化學(xué)清洗，以及各種只需要小型工具就能完成的清洗技術(shù)。特種清洗主要指需要借助特殊設(shè)備的清洗技術(shù)，目前效果較突出的有：蒸汽噴射清洗、粒子噴射清洗、激光清洗等。當(dāng)然這些技術(shù)，從方法上還可分為化學(xué)清洗和物理清洗；從狀態(tài)上可分為濕法清洗和干法清洗，從介質(zhì)上可分為水清洗、化學(xué)清洗、粒子清洗和激光清洗等等。

　　2.1吸附脫鹽技術(shù)

　　由于鹽結(jié)晶是危害文物表層巖石結(jié)構(gòu)的最大破壞因素之一，國(guó)內(nèi)外文保工作者已經(jīng)作過(guò)大量的巖石表面脫鹽研究。例如敦煌研究院、西安文保中心、云岡石窟和龍門(mén)石窟等單位不僅已有多年吸附脫鹽的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，許多還與國(guó)外著名文保機(jī)構(gòu)有過(guò)合作研究。吸附脫鹽一般都是采用纖維紙、紙漿、脫脂棉、紗布、膨潤(rùn)土等吸附物質(zhì)，用水作為溶劑，使水滲入巖石微孔而溶解可溶鹽類(lèi)。隨著外表面水份的蒸發(fā)，鹽溶液向外遷移，逐漸轉(zhuǎn)移到吸附物上。巖石的脫鹽過(guò)程往往需要幾次，甚至幾十次的吸附過(guò)程。因此，尋找吸附性能優(yōu)越的吸附材料成為脫鹽研究的重要內(nèi)容。

　　目前國(guó)內(nèi)各文保單位吸附脫鹽的操作工藝和所用材料各不相同，脫鹽效果也沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。由于重大石質(zhì)文物保護(hù)工程幾乎都需要脫鹽工序，該技術(shù)看似簡(jiǎn)單，但作用重要，有必要在總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，深人進(jìn)行機(jī)理研究。例如從巖石微結(jié)構(gòu)、介質(zhì)溶解和遷移速率、吸附材料、外環(huán)境控制等方面綜合考察，以提高效率為目標(biāo)，得到更佳的吸附脫鹽技術(shù)。

　　2.2化學(xué)清洗技術(shù)

　　化學(xué)清洗是采用能夠與有害污染物發(fā)生物理或化學(xué)作用的化學(xué)藥品來(lái)達(dá)到清除目的的清洗技術(shù)�；瘜W(xué)清洗又按溶劑類(lèi)型分為水性化學(xué)清洗和溶劑型化學(xué)清洗�；瘜W(xué)清洗的優(yōu)點(diǎn)是具有高度的選擇性，化學(xué)清洗劑能夠滲入巖石微孔隙中清除特定的污垢和污染物。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)大型石質(zhì)文物的化學(xué)清洗大多采用敷貼法，即采用釬維、粉末或膠體等吸附物使清洗劑較長(zhǎng)時(shí)間地與污垢接觸和作用，最后也采用吸附的方法清除殘留物。現(xiàn)代化學(xué)清洗用藥量和用水(或溶劑)量都很少，對(duì)石雕表面微結(jié)構(gòu)的破壞性也小。化學(xué)清洗技術(shù)的關(guān)鍵是選擇合適的化學(xué)清洗劑，因?yàn)槟承┗瘜W(xué)品有可能引發(fā)文物嚴(yán)重的破壞，例如腐蝕性破壞、鹽結(jié)晶破壞、或表面殘留物泛黃等等。目前，化學(xué)清洗最大的困難是難以判別殘留物的對(duì)文物的遠(yuǎn)期影響；另一個(gè)問(wèn)題是容易造成環(huán)境污染。

　　近十多年來(lái)，中國(guó)已經(jīng)發(fā)展成為世界裝飾石材使用量最多的國(guó)家，石材上各種污跡斑痕的清除主要還依靠化學(xué)清洗。近幾年來(lái)，在浙江大學(xué)等科研單位和一批企業(yè)的努力下，國(guó)產(chǎn)的化學(xué)清洗劑以其效果好價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)逐步取代了進(jìn)口產(chǎn)品。但是，石材工業(yè)所用的化學(xué)清洗劑不能簡(jiǎn)單地應(yīng)用于石質(zhì)文物，因?yàn)椴徽搹幕瘜W(xué)成分、殘留物影響、清洗效果檢驗(yàn)等方面，文物的要求都高得多。因此，盡早地制定清洗劑的準(zhǔn)人標(biāo)準(zhǔn)(安全標(biāo)準(zhǔn))是促進(jìn)我國(guó)石質(zhì)文物化學(xué)清洗技術(shù)健康發(fā)展的保障。

　　2.3蒸汽噴射清洗技術(shù)

　　水蒸汽噴射是近幾十年來(lái)國(guó)際上廣泛應(yīng)用于建筑物石質(zhì)外墻清洗的很有效的清洗技術(shù)，也是最環(huán)保的清洗方法之一。盡管屬于濕法清洗，但它沒(méi)有低壓噴水清洗的水浸泡引起粘接部位泥灰溶脹、可溶鹽遷移和微生物繁殖的危害問(wèn)題，因?yàn)楹芸炀透闪�；也沒(méi)有高壓噴水清洗的容易造成脆弱石雕邊角部位脫落的危險(xiǎn)，因?yàn)闆_擊力很小。它對(duì)常見(jiàn)的灰塵水垢和生物性污染物很有效(國(guó)外有報(bào)道稱清洗效率是水流清洗的3-4倍)。

　　目前，國(guó)內(nèi)蒸汽噴射清洗機(jī)械已有批量生產(chǎn)，在上海外灘建筑物的石質(zhì)外墻等許多清洗工程中蒸汽噴射清洗的效果不錯(cuò)，西安文物保護(hù)修復(fù)中心也運(yùn)用小型蒸汽噴射機(jī)(燙衣用)在乾陵的石雕上做過(guò)清洗實(shí)驗(yàn)。但是，用于表面已劣化的石質(zhì)文物是否會(huì)因?yàn)檎羝�的高溫而造成巖石內(nèi)外熱脹不均，從而導(dǎo)致應(yīng)力破壞還需要深人研究。

　　2.4粒子噴射清洗技術(shù)：

　　粒子噴射屬于干法清洗，它有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，它便于大面積施工，沒(méi)有化學(xué)品危害問(wèn)題，也沒(méi)有水沖擊破壞和潮濕危害問(wèn)題。以往使用的用粗糙石英沙在氣流壓力(一般為106Pa)下噴沙磨擦的方法在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)逐步被淘汰，因?yàn)檫@種噴沙方法會(huì)嚴(yán)重磨損石質(zhì)文物的表層，特別是一些棱角部位�，F(xiàn)代粒子(直徑0.1一0.5mm)或微粒子(直徑0.05-0.1mm)噴射清洗采用的氣流壓力為2x105Pa左右。盡管氣流壓力小了許多，但是精心設(shè)計(jì)的各種噴嘴能夠使粒子很好地清洗石雕的各個(gè)細(xì)微部位。粒子材料的種類(lèi)也大為拓寬，有石英粉、剛玉粉、方解石粉、玻璃微珠、鼓風(fēng)爐渣粒、塑料粒子等。操作過(guò)程產(chǎn)生的飄塵可以用真空吸塵器吸掉，粒子可以自動(dòng)回收和循環(huán)使用。一般講，硬度高和邊角銳利的粒子易磨平表面，而較軟和較光滑的粒子的清垢效率較低。因此，粒子的種類(lèi)、大小和氣流壓力等必須根據(jù)被清洗石質(zhì)文物的石料、部位和污垢等具體情況精心選擇，以保證既要達(dá)到清洗目的又不對(duì)文物造成傷害。另外，噴 槍噴嘴的好壞也是影響清洗質(zhì)量的重要因素。粒子噴射技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是用于清除大面積的不溶性硬垢層，去除的量和厚度可以人為控制。

　　目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的粒子噴射機(jī)械仍屬于老式噴沙產(chǎn)品，價(jià)格低廉，質(zhì)量不高。若應(yīng)用于石質(zhì)文物必須格外小心，浙江大學(xué)石材研究室與西安某施工隊(duì)合作曾用國(guó)產(chǎn)機(jī)械對(duì)紹興縣文保單位羊山造像等石雕進(jìn)行過(guò)粒子噴射清洗，清除表面煙熏黑垢的效果不錯(cuò)，清除表面油漆和過(guò)期保護(hù)層的效果也不錯(cuò)。不過(guò)，國(guó)產(chǎn)機(jī)械的粒子回收技術(shù)不過(guò)關(guān)，導(dǎo)致飄塵很多，以至于不得不再用水來(lái)噴霧處理，結(jié)果又可能引起潮濕問(wèn)題。另外，現(xiàn)有噴頭的工作精度有限，很難保證對(duì)脆弱石雕的精細(xì)結(jié)構(gòu)不會(huì)造成破壞。

　　2.5激光清洗技術(shù)

　　近年來(lái)，隨著對(duì)清洗精確度的要求越來(lái)越高，以及人類(lèi)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，用激光技術(shù)清洗石質(zhì)文物的報(bào)道在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)很常見(jiàn)。激光清洗主要利用激光束來(lái)清除巖石表面的附著物，它省力、節(jié)水、安全可靠、適用面廣、易于自動(dòng)控制。特別對(duì)于精細(xì)的石雕，激光清洗的優(yōu)勢(shì)是許多傳統(tǒng)清洗工藝無(wú)法比擬的。激光清洗的原理主要是：①激光脈沖的振動(dòng)，即利用較高頻率的脈沖激光沖擊被清洗物的表面，光束轉(zhuǎn)變?yōu)槁暡ú�從下層硬表面返回，與人射波發(fā)生干涉，從而產(chǎn)生共振使污垢層或凝結(jié)物振動(dòng)碎裂；②粒子的熱膨脹，即利用基底物質(zhì)與表面污物對(duì)某一波長(zhǎng)激光能量吸收系數(shù)的差別，使污垢多吸收能量而熱膨脹，克服基底對(duì)污垢粒子的吸附力而脫落；③分子的光分解或相變，即在瞬間使污垢分子或使人為涂上的輔助液膜汽化、分解、蒸發(fā)或爆沸，使表面污垢松散并隨微沖擊作用而脫離基底表面。具體應(yīng)用方式，激光波長(zhǎng)范圍、脈沖頻率、功率大小，以及是否需輔助涂覆水與乙醇等液膜都要根據(jù)文物與污垢的實(shí)際情況經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。

　　國(guó)際上，激光清洗已經(jīng)成為一項(xiàng)比較成熟的石質(zhì)文物的清洗技術(shù)。在我國(guó)，不論在石材工業(yè)領(lǐng)域還是石質(zhì)文物保護(hù)領(lǐng)域，運(yùn)用激光技術(shù)清洗石質(zhì)材料上污垢的工作還幾乎是空白，主要原因是激光設(shè)備價(jià)格昂貴，以至一些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)都難以進(jìn)行。

　　3石質(zhì)文物清洗效果的檢驗(yàn)技術(shù)

　　為了確保石質(zhì)文物清洗工程的無(wú)損性，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)清洗效果，國(guó)際上越來(lái)越多地使用先進(jìn)的科學(xué)手段來(lái)檢驗(yàn)和判定清洗前后文物本體的變化，盡量運(yùn)用儀器的定量數(shù)據(jù)來(lái)表達(dá)檢測(cè)結(jié)果和評(píng)價(jià)優(yōu)劣，以避免不確定因素和人為因素的干擾。例如用色度儀測(cè)定表面顏色變化，用光度儀測(cè)定表面粗糙度變化，用吸附萃取和電化學(xué)法檢測(cè)可溶鹽離子殘留量，用毛細(xì)管法測(cè)量毛細(xì)吸水率變化，用顯微鏡法測(cè)定表面磨損率，用接觸角和表面張力儀測(cè)定從前保護(hù)殘留物的去除率和降解率等。在國(guó)際上，已有一些關(guān)于清洗劑、清洗操作和效果檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，例如：“ASTME1857-97(2004)石材、水泥、灰泥表面清洗技術(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)”；“BS6270-1BS8221-1建筑物維修中天然石材，磚塊，陶瓦的清洗操作規(guī)范”；“ASTMG122-1996評(píng)定清洗劑效果的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”；“ASTME2274-2003洗滌清洗劑和消毒劑評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”等。目前，文物檢測(cè)和評(píng)價(jià)指標(biāo)的范圍越來(lái)越寬，基本上要涵蓋：本體和環(huán)境、外觀和結(jié)構(gòu)、近期和遠(yuǎn)期等方面。

　　在國(guó)內(nèi)，浙江大學(xué)石材研究室曾就裝飾石材清洗效果的檢測(cè)和評(píng)價(jià)做過(guò)一些研究。在文物保護(hù)領(lǐng)域，西安文物保護(hù)修復(fù)中心正在編寫(xiě)的“館藏石質(zhì)文物文物保護(hù)修復(fù)方案編寫(xiě)規(guī)范”中有部分內(nèi)容涉及清洗效果的評(píng)價(jià)方法。隨著定量化的儀器檢測(cè)方法逐步被國(guó)內(nèi)各大文保單位和研究機(jī)構(gòu)采用，結(jié)合我國(guó)大型石質(zhì)文物清洗的實(shí)際，制定我國(guó)石質(zhì)文物清洗和清洗效果檢測(cè)規(guī)范已是當(dāng)務(wù)之急，當(dāng)然這也是我國(guó)文物保護(hù)事業(yè)不可缺少的基礎(chǔ)建設(shè)。

　　4結(jié)論

　　從以上現(xiàn)狀分析可以看出我國(guó)大型石質(zhì)文物表面清洗技術(shù)距國(guó)際先進(jìn)水平仍有一定距離：

　　(1)對(duì)于吸附脫鹽技術(shù)，盡管?chē)?guó)內(nèi)已經(jīng)做過(guò)大量研究工作，但是可溶性鹽的破壞仍然是大型石質(zhì)文物最普遍和危害最大的問(wèn)題。應(yīng)該總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，更科學(xué)地發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)。

　　(2)對(duì)于大型石質(zhì)文物表面的一些小面積的特種污染物，例如銹斑、油污斑、動(dòng)植物和微生物繁殖和糜爛后遺留的印跡等，化學(xué)清洗仍然是最便捷，最有效，對(duì)巖石表面微結(jié)構(gòu)直接破壞最小的方法。因此，發(fā)展清洗效果更好，對(duì)文物本體副作用更小，對(duì)環(huán)境更友好的化學(xué)清洗劑和清除工藝仍然是不可缺少的研究方向。

　　(3)對(duì)于大面積的灰塵沉積物和微生物等軟垢層，蒸汽噴射是效率較高，環(huán)保性好，設(shè)備投資相對(duì)較低的清洗方法。因此，研究能夠用于石質(zhì)文物表面清洗且無(wú)熱應(yīng)力破壞的蒸汽噴射清洗技術(shù)是值得發(fā)展的方向。

　　(4)對(duì)于大面積難溶性硬垢層和從前保護(hù)修復(fù)處理的殘留物等，粒子噴射是效率較高，適應(yīng)面較廣的清洗方法。若能提高國(guó)產(chǎn)粒子噴射機(jī)械質(zhì)量，或者先從引進(jìn)技術(shù)設(shè)備人手，都對(duì)國(guó)內(nèi)石質(zhì)文物和古建筑外立面清洗技術(shù)的發(fā)展有重要促進(jìn)作用。

　　(5)對(duì)于結(jié)構(gòu)精細(xì)而自身強(qiáng)度又很脆弱的石雕表面的黑垢層等污垢，激光清洗應(yīng)該是最安全，最環(huán)保的清洗方法。盡管受設(shè)備限制，在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有過(guò)實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，但是中國(guó)作為文物大國(guó)，可以從引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)中獲取經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)我國(guó)文物保護(hù)技術(shù)的發(fā)展和帶動(dòng)國(guó)內(nèi)激光清洗機(jī)械的研制應(yīng)該具有.里程碑的意義。

　　(6)制定石質(zhì)文物表面有害污物清除技術(shù)規(guī)范和評(píng)價(jià)體系將是促進(jìn)我國(guó)文物保護(hù)技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)建設(shè)。

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