大型石质文物表面清洗 现状和发展趋势

    2.4粒子喷射清洗技术:

    粒子喷射属于干法清洗，它有许多优点，例如，它便于大面积施工，没有化学品危害问题，也没有水冲击破坏和潮湿危害问题。以往使用的用粗糙石英沙在气流压力（一般为106Pa）下喷沙磨擦的方法在工业发达国家已经逐步被淘汰，因为这种喷沙方法会严重磨损石质文物的表层，特别是一些棱角部位。现代粒子（直径0.1一0.5mm）或微粒子（直径0.05-0.1mm）喷射清洗采用的气流压力为2x105Pa左右。尽管气流压力小了许多，但是精心设计的各种喷嘴能够使粒子很好地清洗石雕的各个细微部位。粒子材料的种类也大为拓宽，有石英粉、刚玉粉、方解石粉、玻璃微珠、鼓风炉渣粒、塑料粒子等。操作过程产生的飘尘可以用真空吸尘器吸掉，粒子可以自动回收和循环使用。一般讲，硬度高和边角锐利的粒子易磨平表面，而较软和较光滑的粒子的清垢效率较低。因此，粒子的种类、大小和气流压力等必须根据被清洗石质文物的石料、部位和污垢等具体情况精心选择，以保证既要达到清洗目的又不对文物造成伤害。另外，喷枪喷嘴的好坏也是影响清洗质量的重要因素。粒子喷射技术的**大优势是用于清除大面积的不溶性硬垢层，去除的量和厚度可以人为控制。

    目前国内生产的粒子喷射机械仍属于老式喷沙产品，价格低廉，质量不高。若应用于石质文物必须格外小心，浙江大学石材研究室与西安某施工队合作曾用国产机械对绍兴县文保单位羊山造像等石雕进行过粒子喷射清洗，清除表面烟熏黑垢的效果不错，清除表面油漆和过期保护层的效果也不错。不过，国产机械的粒子回收技术不过关，导致飘尘很多，以至于不得不再用水来喷雾处理，结果又可能引起潮湿问题。另外，现有喷头的工作精度有限，很难保证对脆弱石雕的精细结构不会造成破坏。

    2.5激光清洗技术

    近年来，随着对清洗精确度的要求越来越高，以及人类环境保护意识的提高，用激光技术清洗石质文物的报道在发达国家已经很常见。激光清洗主要利用激光束来清除岩石表面的附着物，它省力、节水、安全可靠、适用面广、易于自动控制。特别对于精细的石雕，激光清洗的优势是许多传统清洗工艺无法比拟的。激光清洗的原理主要是:①激光脉冲的振动，即利用较高频率的脉冲激光冲击被清洗物的表面，光束转变为声波并从下层硬表面返回，与人射波发生干涉，从而产生共振使污垢层或凝结物振动碎裂;②粒子的热膨胀，即利用基底物质与表面污物对某一波长激光能量吸收系数的差别，使污垢多吸收能量而热膨胀，克服基底对污垢粒子的吸附力而脱落;③分子的光分解或相变，即在瞬间使污垢分子或使人为涂上的辅助液膜汽化、分解、蒸发或爆沸，使表面污垢松散并随微冲击作用而脱离基底表面。具体应用方式，激光波长范围、脉冲频率、功率大小，以及是否需辅助涂覆水与乙醇等液膜都要根据文物与污垢的实际情况经过实验确定。

    国际上，激光清洗已经成为一项比较成熟的石质文物的清洗技术。在我国，不论在石材工业领域还是石质文物保护领域，运用激光技术清洗石质材料上污垢的工作还几乎是空白，主要原因是激光设备价格昂贵，以至一些基础实验都难以进行。

    3石质文物清洗效果的检验技术

    为了确保石质文物清洗工程的无损性，准确评价清洗效果，国际上越来越多地使用先进的科学手段来检验和判定清洗前后文物本体的变化，尽量运用仪器的定量数据来表达检测结果和评价优劣，以避免不确定因素和人为因素的干扰。

    例如用色度仪测定表面颜色变化，用光度仪测定表面粗糙度变化，用吸附萃取和电化学法检测可溶盐离子残留量，用毛细管法测量毛细吸水率变化，用显微镜法测定表面磨损率，用接触角和表面张力仪测定从前保护残留物的去除率和降解率等。在国际上，已有一些关于清洗剂、清洗操作和效果检测的标准，例如:“ASTME1857-97（2004）石材、水泥、灰泥表面清洗技术选择标准”;“BS6270-1BS8221-1建筑物维修中天然石材，砖块，陶瓦的清洗操作规范”;“ASTMG122-1996评定清洗剂效果的标准试验方法”;“ASTME2274-2003洗涤清洗剂和消毒剂评价的标准试验方法”等。目前，文物检测和评价指标的范围越来越宽，基本上要涵盖:本体和环境、外观和结构、近期和远期等方面。