陕西陇县陶质文物酥粉病变机理及其保护研究

Over a hundred pieces of the potteries in Longxian mesuem are closely related to the types and movements of sodium chloride, calcium chloride and the both compound salts, the isothermal solubility of the ternary system at the characteristic temperature will be studied and their phase diagrams would be determined by the process of dissolution, crystallization, evaporation, cooling and enrichment of salts; the laws of salt transportation and salt activity roles will be studied by the analysis of salt crystallization kinetics and the multi-field coupling simulation expriments, and the destructive force in the crystallization of salts for the pottery should be combined with the multivariate environmental factors; For the conservation of efflorescence pottery induced by the sodium chloride and calcium chloride salt, one of the most direct and effective method is to select the appropriate consolidant, the organic-inorganic hybrid compounds containing silica-based material and modifier having the different viscosity at different experimental conditions will be studied based on the analysis of the currently used protective materials, the evaluation of protective materials and the physical, chemical and mechanical properties of protected samples, as well as the degradation of protective materials dispersed in the micropore medium of the pottery at the appropriate environmental conditions will be carried out systematically, meanwhile the scientific assessment methods will be supplied for the mechanism of protected pottery. The efflorescence mechanism for the potteries in the particular environment will be studied and then the further effective protective measures would be taken, which provide a theoretical basis and technical support for preventing or delaying the destruction of ancient potteries in the similar depositary atmosphere, with the purpose of settling the major issues about slowly disappearance of these important cultural carrier which have taken the important historical information in human history.

分析陕西陇县博物馆馆藏百余件不同类型的含盐酥粉陶质文物性能，确定导致酥粉的可溶盐氯化钠、氯化钙及两者复合盐溶解、结晶、蒸发、冷却等相平衡关系，结合结晶动力学解析盐分运移规律，通过陶质样品多场耦合模拟试验研究盐分活动作用，建立多变量环境因素与陶质文物酥粉的相互关系和演变规律；在分析目前常用渗透加固材料作为保护酥粉文物最直接有效方法的基础上，设计并研发具有加固性和耐盐性、与酥粉陶质样品性能相适配的硅基复合材料，研究不同试验条件对复合材料的作用，评价分散于陶质样品微孔介质中保护材料的分解老化速率和对样品微观形貌等影响，构建保护材料与陶质样品在相应保存条件下作用机制研究的科学评估技术方法。研究陶质文物在特定环境中的酥粉化机制,进一步采取有效保护措施,为防止或延缓陶质文物在相似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面临缓慢消失的重大问题。

关于陶质文物酥粉化的形成，以最为典型的陕西陇县博物馆馆藏百余件酥粉陶质文物为研究对象，首先调研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。为解决现有出土陶质文物的酥粉化风险，在对文物本体-环境-病害相互关系的科学认知基础上，研究引起陶质文物酥粉的主要原因，提出相关保护措施，具体研究结果包括：.（一）陇县陶质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。.（二）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。同时发现复合盐中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，在微裂纹的扩展贯通过程中，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，可以有效地防止或减缓可溶盐对陶质样品的破坏。研究可防止在对文物去除可溶盐过程中文物内部的结晶盐对文物孔壁造成破坏且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。.（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，提出有机硅杂化材料和改性明胶等，改性后均一定程度上提高了材料的耐光、热老化性能。.本研究对研究含盐酥粉严重的陶质文物保护，以及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