AMC-E丙烯酸盐弹性凝胶在劣化石质文物加固中的应用 ——以云冈石窟为例

作     者：张良帅 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈家昌

授予年度：2020年

学科分类：0601[历史学-考古学] 06[历史学] 060107[历史学-文化遗产与博物馆] 

主      题：AMC-E 丙烯酸盐弹性凝胶 云冈石窟 砂岩 劣化 加固 

摘      要：石窟寺作为不可移动石质文物的典型代表,是我国文化遗产的重要组成部分,具有极高的历史、艺术与科学价值。在我国各类石窟中,砂岩类石窟占据大部分。石窟寺多依山开凿,大气圈、水圈、岩石圈和生物圈都与其密切相关,地震、水、热、盐、风沙、微生物、环境污染等自然因素和人为因素长期作用于石窟,使其普遍面临表面劣化、岩体失稳、水害、污染等严重问题。由于文物保护必须遵循“不改变文物原状、“最小干预等原则,使用的保护手段又要求“可再处理,加之石窟寺多处于露天或半露天保存状态,同时具有体量较大、不可移动的特点,而国内外又缺乏成熟的石窟保护理论、方法、技术等,其中特别是加固材料研究方面的不足,使得石窟等不可移动石质文物保护成为世界性难题。本文结合文献与相关实验数据,分析了云冈石窟砂岩的劣化机理,探讨了石质文物保护材料的成分、性能、作用机理及保护原则,遴选出丙烯酸盐弹性凝胶（AMC-E）、正硅酸乙酯（Remmers300）、乙基硅酸盐（TOT）、纤维素酯类聚合物（ZB-WB-S）四种石质文物加固材料开展云冈石窟砂岩样品加固试验。采用万能材料试验机、环境扫描电子显微镜（ESEM）、X射线衍射分析仪（XRD）、X射线荧光分析仪（XRF）、同步热分析仪、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、拉曼光谱仪（RS）、色差仪、全自动孔径分析仪、水分吸附仪对砂岩样品的微观结构、力学性能及渗透性能进行了测试分析;采用高低温交变试验箱、紫外老化试验箱等模拟开展了耐酸、耐盐、冻融与紫外老化试验。结果表明AMC-E丙烯酸盐弹性凝胶材料,具有小分子材料的特性,粘度小、渗透性好,能够很好地渗透到劣化石质文物;固化后能明显提升石材强度;具有“有机-无机复合材料的稳定性,与石材本身材料高度匹配;与水有较好的相容性,能被水溶胀但不溶于水,具有吸湿膨胀-干燥收缩性能,显著提高了砂岩抵抗水盐作用的能力。通过对AMC-E丙烯酸盐弹性凝胶材料的制备方法、加固机理、加固效果评价、失效机理等进行深入分析,结合云冈石窟现场加固试验效果,初步表明了AMC-E丙烯酸盐弹性凝胶材料具有优良的保护性能,体现出了在石质文物加固保护方面的应用潜能。