浅论丰县大沙河考古发掘出土石质文物的修复与保护
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2024-07-03 20:30 来源: 文物鉴定与鉴赏
2016年1月，在大沙河二期整治工程施工时，在夹河闸南侧发现了墓园，徐州博物馆考古研究所和丰县博物馆联合进行了考古发掘。
大沙河考古发掘共出土石牌坊构件1套，石虎、石羊、石马、石望柱各2件，石香炉2个，石供桌1个。一对石羊，长92厘米，高75厘米，头部缺失；一对石虎，高115厘米，一个完整，一个中间断开，头缺失；一对石马，一个完整，一个石马底座断开，底座长135厘米；石香炉，一件高76厘米，宽39厘米，另一件高95厘米，宽47厘米，上口沿均残；石香案，长140厘米，断裂为10余块；石望柱，高240厘米，一个中间断开；石牌坊，底座190厘米，中间裂开，其构件分开30余块。石牌坊、石马、石虎、石香炉等均雕刻精美，具有晚明清初风格，具有一定的历史价值与艺术价值。
丰县地处暖温带半湿润季风气候区，四季分明，日照充足，年平均气温在15摄氏度左右，最冷月（1月）平均气温零下0.2摄氏度，最热月（7月）平均气温27.3摄氏度，平均年降水量约630.4毫米，无霜期200天左右。出土的石质文物存放在丰县文庙，为露天保存，无任何遮蔽物，丰县博物馆争取资金，对这批石质文物进行了修复与保护。
目前出土的石质文物中，部分出现残损、断裂现象。其中石羊、石虎头部缺失；石马底座断开；石香炉上口沿残缺；石香案裂为10余块；石牌坊中间断裂，其构件粉碎成30余块。造成这一现象的主要原因有以下几点。
一是由于石灰岩的导热性能很差，白天受太阳曝晒后，表面变热而内部仍然冷却，晚上则相反，形成温度差异。石灰岩由不同的矿物构成，它们的热膨胀系数各不相同，这会破坏石粒之间的结合。当夏天时，石刻经历了日晒后遇到暴雨，其中的易膨胀矿物会吸水膨胀，加剧了石碑内外层和石粒之间的结合力的损失，导致石刻表面松散和开裂。
二是石刻的棱角处易遭受外界的碰擦，在漫长岁月中，不可避免地会造成残损现象。
三是石刻出土发现时都处于倾倒的状态，在倾倒的过程中，不可避免地会发生断裂现象。
由于水的溶蚀，石刻表面风化，雕刻的纹饰和文字就会变得不清楚。水的溶蚀原理是当水中含有二氧化碳时，水就具有较强的溶蚀能力，它会和碳酸盐岩的石刻（主要成分是碳酸钙）发生化学反应，生成碳酸氢钙，化学方程式是：
碳酸氢钙可以溶在水里，被水冲走，造成石刻上出现溶沟和溶洞。水的溶蚀，让石刻的表层变成可溶盐流走，这就造成石刻表层的纹饰和文字模糊。
由病害统计数据可以看出（表1），大沙河考古发掘存在的主要问题有以下几点：
一是水与二氧化碳的共同作用，不溶的碳酸盐转化为可溶的碳酸氢盐造成石刻表面出现溶蚀现象，使石刻的纹饰逐渐模糊。
三是由于长期埋在泥土中，泥土的侵蚀造成本体出现水锈结垢现象。
因此，本次修复保护的重点就是石质文物本体表面的清洗以及断裂、残损处的加固、粘接。
前期对此批文物进行了抽样分析检测（包括XRF检测、超声波检、回弹仪测试、样本实验室模拟实验检测），经分析表明石质文物本体为碳酸质石灰岩，文物表面的红色、肉红色、黄色附着物为铁盐，因长期埋藏在泥土中，文物本体表面附着泥土。文物本体风化状态差异很大，这与文物的埋藏环境有关，断裂、裂隙处的风化状态比较严重，埋藏较深部位的风化程度很轻。
根据基本封护性能和耐老化性能的试验结果，可以得出以下初步结论：一是经过S-130和PELICOAT的防护处理，石灰岩样本的外观无明显的改变，表面反而增加了憎水性，吸水率降低了20%以上。二是未经防护的石灰岩样本在进行耐温度变化试验后，接触角变化幅度在23%～46%之间，影响因素从大到小为高低温交变循环、热循环和冻融循环。防护处理后的石灰岩样本在进行同样的耐温度变化试验后，接触角的变化率在5%以下，这表明S-130和PELICOAT对石灰岩样本的防护处理能够显著提高石灰岩的耐温度变化性能。三是S-130和PELICOAT对石灰岩的封护性能和耐老化性能相近，两者总体无明显区别。
一是保护修复依据。保护修复依据主要有《中华人民共和国文物保护法》《中华人民共和国文物保护法实施细则》《文物保护工程管理办法》《纪念建筑、古建筑、石窟寺等修缮工程管理办法》《中国文物古迹保护准则》《石质文物保护修复方案编写规范》，还有江苏省、徐州市其他的相关法规、标准和规范。
二是保护修复目的。通过科学的保护措施，保证大沙河考古发掘出土石质文物在目前环境条件下的安全性和稳定性，减缓文物本体的风化速度，延长保存时间。
三是保护修复指导原则为《中国文物古迹保护准则》。其一除了必须进行保护的部分，应该尽量避免多余的干预。如果必须干预，只在最需要的地方使用附加的方法，并且尽量少用。保护的目的是维持现状，减轻损害。其二修复要以现存的实物为主要依据，还要保留重要事件和重要任务留下的痕迹。所有的技术方法应该不妨碍对原物的进一步保护。修复的部分要与原物或之前修复的部分既和谐又可辨别。所有修复的部分必须保留完整的记录档案和永久的年代标记。其三根据保护的需要使用保护修复技术。传统的工艺保护技术要继续使用，新材料和新工艺必须经过多次的试验和研究后才能采用。
保护修复操作流程：大沙河考古发掘出土石质文物污染物的清洗→对石质文物进行拼接，针对存在断裂缺失部件文物进行大致结构重整→对每个石质部件进行照片拍摄、绘图，针对缺失部分绘图制作出尺寸，方便复制→断裂部位的黏结、填缝→破损部位的粘接、复原→对石质文物进行脱盐、脱酸处理→整体防风化处理。
对于大沙河考古发掘出土石质文物表面的污染物，按物理方法、水溶液法以及有机溶剂法的顺序进行清洗，即先用鬃毛刷、竹片刀或牛角刀清理裂隙表面的污泥，用硬毛刷、小刀等工具对裂隙间的碎屑、积土等进行清洁处理；再用热水蒸气对污染物表面进行刷洗；然后对残留的污物用配置的清洗液进行清洗；最后对上述方法都无法清洗的部位采用有机溶剂擦拭的方法清除。对难以清除的钙质污染，可使用脱脂棉蘸取清洗液敷在污物表面，而后用薄膜包裹，24小时后取下，再用竹片刀或牛角刀剔除软化的钙质污染物。总之，按照先物理、后化学、先水剂、后溶剂的顺序，逐一清洗石刻表面的污染物（图1）。
针对断裂及缺失部分进行模拟拼接，对部件进行编号、拍照、绘图工作，置入不锈钢锚杆作为支撑，提高其稳定性，对缺失部分规格进行测量（图2），方便复制工作的进行。
大沙河考古发掘出土石质文物存在很多裂隙，且不少裂隙之间相互贯通，如不及时进行注浆、填缝处理，在冰劈等因素的作用下，裂隙将会进一步地加深、加宽，直至造成文物进一步损坏。因此，对于文物表面的裂隙，我们采取注浆加固处理（图3）。对于浅表性裂隙，我们采用水硬石灰浆直接填缝处理。对于较大的裂隙，我们使用环氧树脂胶泥填补裂隙外围，再采用低黏度环氧树脂灌浆，起到固结作用。最后在裂隙外填补水硬石灰，保护内部环氧胶泥和环氧树脂不受雨水和阳光的侵蚀，增加使用寿命，同时还能改善外观。
一是裂隙再清理。在已清理过的裂隙两侧用丙酮擦洗，清除表面的污物；遇到裂隙中有碎片、杂物时，用高压气清除，收集处理清除出的碎石杂物。
二是埋设灌浆嘴。清理工作完成后，要确定灌浆孔位置及间距，按宽缝稀、窄缝密的原则钻孔埋灌浆嘴，开裂面较大时，应在裂隙处设立多处灌浆孔，孔距15～20厘米，埋灌浆嘴时要防止胶泥堵塞灌浆口。
三是嵌缝。嵌缝前先将清洁后的裂隙用有机溶剂擦洗一次，确保嵌缝材料与裂隙石质胶结密实。用竹刀或手术刀将胶泥填补在裂隙内部。以裂隙外沿为边界，胶泥不要填补到裂隙外或壁面上，防止胶泥污染石构件表面。嵌缝时嵌缝胶泥封堵裂隙要密实，并凹进裂隙两边的石构件表面1～2毫米。嵌缝后的裂隙保养24小时以上。
四是压力试验。裂隙嵌缝24小时以后，灌浆前，要进行压力试验，检查胶泥嵌缝处是否有不密实的地方，如有局部不密实，还需再次嵌缝。确保压力灌浆时不漏浆、不挂浆。
五是灌浆。每次灌浆高度不超过20厘米。分步灌浆时必须保证时间间隔24小时，在前一次浆液完全固化后进行。灌浆前还要制定好预防漏浆、挂浆的应急措施。
六是灌浆缝表面后处理。压力灌浆保养数日后，拆除灌浆嘴，将裂隙表面凹口填补水硬石灰一类无机材料，填平做旧，色泽同石质文物本体一致。七是质量自检。灌浆加固程序完成后，进行质量自检。
大沙河考古发掘出土的石质文物部分出现了断裂、部件缺失，其中石牌坊尤为严重，其构件断开有30余块，必须进行粘接复原，为了还原文物的原貌，缺损部分采用同材质补配（图4），在粘接补配的过程中，具体步骤如下：
③采用爱牢达环氧胶泥进行构件的粘接。其中对于质量较大的构件，为提高其稳定性，其中加入不锈钢锚杆作为支撑（不锈钢与石质文物本体采用水硬石灰浆灌浆，起到固结作用，其寿命可以达到现有最强胶的5倍）。
对石质文物进行脱盐、脱酸处理（图5），用离子水冲洗三次，再用无酸纸敷于表面，然后用薄膜包裹24小时后取下部分无酸纸，用电子pH测试仪进行测试，pH标准值为7；如果未达到标准值，需要重复按规程操作，直至达到标准。
对于户外石质文物来说，采用物理遮蔽的方式，是最为安全和可靠的。对石灰岩质地的石质文物来说，水是最主要和重要的危害，通过搭建物理遮蔽物，挡住雨水对石刻的表面损害，就可以阻止二氧化碳的溶蚀作用以及水的冰劈作用。
大沙河考古发掘出土石质文物，其存放在文物保护单位（文庙）内，且部分文物如牌坊、华表等体量较大，不适宜搭建遮蔽物进行物理保护，我们采取化学防风化材料，进行整体处理，具体是待温度为30摄氏度左右时，在阳光充足的状态下，用塑料薄膜包裹器物24小时，并不间断进行保温防潮处理，然后采用5%的派力克封护剂进行封护处理（图6）。
综上，经过上述步骤处理后，对完成修复的部分石质文物进行展示（图7～图10）。
大沙河出土石质文物修复保护项目完成了37件石质文物的保护修复工作，严格依据《中国文物古迹保护准则》及石质文物保护修复相关要求，保护修复过程中严格遵循“不改变文物原状，最小干预，可识别及可再处理”文物保护修复原则，综合考虑了文物标本的主体特点，在材料与工艺技术方面上尽可能与实物相结合，使这批石质文物得到科学、有效的保护修复。保护修复后的石质文物，其表面存在的病害基本得到清除，器物基本恢复完整，并进行整体封护处理，修复后的文物达到了保护现状、修复原状、削除隐患、延长寿命的效果，保持了石质文物原有的艺术风格、历史特征和科学价值。
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