早期壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)材料失效問(wèn)題的研究

摘要：中國(guó)古代壁畫(huà)蘊(yùn)含著豐富的歷史價(jià)值、藝術(shù)價(jià)值和科學(xué)價(jià)值，是研究古代人文風(fēng)俗、思想傳統(tǒng)、服飾藝術(shù)最為直觀的實(shí)物資料。其根據(jù)繪制位置的不同可以分為墓葬壁畫(huà)、建筑壁畫(huà)和石窟壁畫(huà)。因此，本文將通過(guò)梳理早期主要使用的壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)材料以及其老化失效后壁畫(huà)所產(chǎn)生的病害，探索壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)材料失效的原因，并根據(jù)失效保護(hù)修復(fù)材料性能的不同總結(jié)目前的清除方法，并對(duì)未來(lái)的研究提出建設(shè)性的意見(jiàn)，以求能夠進(jìn)一步減少甚至是消除失效保護(hù)修復(fù)材料對(duì)壁畫(huà)本體的危害。

關(guān)鍵詞：早期壁畫(huà);保護(hù);修復(fù);材料

近年來(lái)，對(duì)早期壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)材料失效問(wèn)題的研究，多集中于對(duì)單一保護(hù)修復(fù)材料的病害分析與去除上，缺乏對(duì)早期保護(hù)材料及其病害特征的整體梳理。因此，本文通過(guò)梳理早期主要使用的壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)材料及其老化失效后壁畫(huà)所產(chǎn)生的病害，探索壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)材料失效原因，并根據(jù)失效保護(hù)修復(fù)材料性能的不同，總結(jié)目前的清除方法，為今后壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)材料的篩選與使用提供建設(shè)性意見(jiàn)。

一、早期常用的壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)材料

1.丙烯酸樹(shù)脂。應(yīng)用于壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)的丙烯酸脂類主要有ParaloidB72（甲基丙烯酸乙酯和甲酯的共聚物）、Primal AC33（聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯）和三甲樹(shù)脂（甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的共聚物）。[1]丙烯酸樹(shù)脂具有優(yōu)異的光穩(wěn)定性、優(yōu)良的保色性和附著力以及耐堿、耐化學(xué)品等性能。其中B72作為壁畫(huà)的加固劑、粘合劑和封護(hù)劑，是早期文物保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的聚合物材料之一。如1961年，將甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂共聚物用于云岡石窟的加固[2]，20世紀(jì)90年代利用三甲樹(shù)脂丙酮溶液深層滲透加固遼墓壁畫(huà)畫(huà)面[3]。

2.環(huán)氧樹(shù)脂。環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)、醚鍵，因而抗化學(xué)溶劑能力強(qiáng)，不論對(duì)酸、堿、有機(jī)溶劑都有一定的抵抗力。同時(shí)含有羥基、醚鍵、氨基及其他極性基團(tuán)，對(duì)巖石的粘合力高。20世紀(jì)60年代初期起，龍門石窟、云岡石窟、大足石刻等多個(gè)石窟均采用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行加固，其在國(guó)外應(yīng)用也十分廣泛。20世紀(jì) 70年代起，環(huán)氧樹(shù)脂加木龍骨作為搬遷壁畫(huà)的支撐體被廣泛關(guān)注，80年代后在北方地區(qū)成為主流，許多館藏壁畫(huà)就是以環(huán)氧樹(shù)脂加木龍骨作為壁畫(huà)新的支撐材料。如陜西歷史博物館收藏的六百余幅壁畫(huà)中，就有近兩百余幅是以環(huán)氧樹(shù)脂作為壁畫(huà)新支撐材料的，占到了總體的三分之一。

3.乙烯類樹(shù)脂。乙烯類樹(shù)脂應(yīng)用于壁畫(huà)保護(hù)上的主要有聚醋酸乙烯乳液、聚乙烯醇（PVA）和聚乙烯醇縮丁醛（PVB）。其能溶于水，材料性能比較穩(wěn)定，溶液有很好的成膜性，還可防止細(xì)菌破壞。20世紀(jì)50至60年代起，敦煌研究院對(duì)莫高窟壁畫(huà)的起甲、酥堿、大面積脫落等病害進(jìn)行研究和治理，通過(guò)對(duì)多種天然和合成材料的篩選，最終選擇聚醋酸乙烯乳液和聚乙烯醇作為粘合劑[4]。西漢早期柿園墓四神云氣圖壁畫(huà)表面也選擇聚乙烯醇縮丁醛進(jìn)行加固[5]。

4.有機(jī)硅材料。有機(jī)硅材料具有良好的耐久性并且不變色，憎水性、透氣性、耐候性相對(duì)較好，具有加固和防水作用，因此多作為壁畫(huà)表面封護(hù)材料。如陜西彬縣大佛寺的保護(hù)研究中就使用了硅酸乙酯二聚體來(lái)加固壁畫(huà)[6]。

二、保護(hù)修復(fù)材料失效引起的壁畫(huà)病害

保護(hù)修復(fù)材料失效引起的壁畫(huà)病害分為直接病害和潛在病害。直接病害是指由于保護(hù)修復(fù)材料與壁畫(huà)原材料不適性或保護(hù)修復(fù)材料老化所引起的壁畫(huà)起甲、發(fā)黃、大面積脫落等;潛在病害則是因?yàn)楸Ｗo(hù)修復(fù)材料破壞了壁畫(huà)與環(huán)境的水鹽平衡而導(dǎo)致壁畫(huà)出現(xiàn)的酥堿等病害，以及由于保護(hù)修復(fù)材料失穩(wěn)變形所導(dǎo)致的壁畫(huà)開(kāi)裂、脫落等。

1.起甲。保護(hù)修復(fù)材料失效引起的壁畫(huà)起甲與膠料老化引起的壁畫(huà)起甲存在明顯的差異。后者多為輕度或者中度病害，且大多呈零星分散分布，而前者則表現(xiàn)為白粉層或顏料層的片狀卷翹，起甲的范圍往往也比較大，且相對(duì)密集，一旦出現(xiàn)就很容易發(fā)展為重度病害。其形成的原因主要在于顏料層表面的粘合劑與壁畫(huà)本體的粘結(jié)力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壁畫(huà)顏料層與地仗層之間的粘結(jié)力，當(dāng)粘結(jié)劑受環(huán)境溫濕度等影響老化收縮變形時(shí)，一旦其累積的應(yīng)力大于壁畫(huà)顏料層與地仗層之間的粘結(jié)力，就會(huì)造成壁畫(huà)顏料層的開(kāi)裂起甲，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)苯用撀?。在早期的壁?huà)保護(hù)修復(fù)材料中，B72、聚乙烯醇縮丁醛、有機(jī)硅混合乳液等常作為粘合劑應(yīng)用在壁畫(huà)的保護(hù)修復(fù)中，如20世紀(jì)90年代寧夏固原出土的一批北周、初唐壁畫(huà)即是使用了聚乙烯醇縮丁醛加固壁畫(huà)顏料層，聚乙烯醇縮丁醛濃度依照2%、5%、10%的順序依次遞增，其性能與壁畫(huà)本體差異過(guò)大，再加上保存環(huán)境溫濕度波動(dòng)較大等因素，壁畫(huà)便出現(xiàn)了開(kāi)裂起甲等一系列病害。

2.酥堿。壁畫(huà)酥堿病害的形成是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，影響因素主要有可溶鹽含量、溫濕度變化與水分遷移等。早期在對(duì)壁畫(huà)的空鼓病害進(jìn)行修復(fù)的時(shí)候，會(huì)采用灌漿加固的方法，灌漿材料的介入雖然加固了空鼓的壁畫(huà)，但也會(huì)改變?cè)瓉?lái)毛細(xì)水的運(yùn)移途徑，尤其是灌漿材料的透水透氣性能不佳時(shí)會(huì)形成明顯的阻擋界面，破壞壁畫(huà)原本的水鹽平衡，促進(jìn)可溶鹽的聚集，導(dǎo)致壁畫(huà)空鼓產(chǎn)生新的酥堿病害。此外，對(duì)于一些館藏壁畫(huà)，也會(huì)出現(xiàn)由于高分子加固材料透氣透水性過(guò)差而出現(xiàn)的壁畫(huà)地仗層酥堿的病害問(wèn)題。

3.空鼓?？展氖潜诋?huà)地仗層局部脫離支撐體，但脫離部分周邊仍與支撐體連接的現(xiàn)象。早期保護(hù)修復(fù)材料造成的空鼓病害主要是因?yàn)榈卣虒又屑庸滩牧侠匣?，造成壁?huà)地仗層的強(qiáng)度降低，與支撐體的粘結(jié)力降低。

4.外觀變化。為了使壁畫(huà)能夠處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境，早期在加固壁畫(huà)之后通常會(huì)在壁畫(huà)表面進(jìn)行封護(hù)，使壁畫(huà)表面處于一個(gè)封閉疏水的狀態(tài)。盡管保護(hù)修復(fù)要求表面封護(hù)劑要無(wú)色、可逆，但是隨著長(zhǎng)時(shí)間的自然老化，這些表面封護(hù)材料的性能也在發(fā)生著變化，在光、溫濕度和微生物等影響下，出現(xiàn)了發(fā)黃、炫光等病害，極大地影響了壁畫(huà)的藝術(shù)性與穩(wěn)定性。史射勿墓壁畫(huà)便是其中的典型代表，由于使用了濃度過(guò)高的聚乙烯醇縮丁醛加固壁畫(huà)顏料層，致使壁畫(huà)表面產(chǎn)生了嚴(yán)重的炫光問(wèn)題，由顯微照片可知壁畫(huà)表面的聚乙烯醇縮丁醛呈不均勻分布的狀態(tài)，而且隨著長(zhǎng)時(shí)間的老化過(guò)程已經(jīng)發(fā)生了褶皺，因此造成了壁畫(huà)外觀的顯著變化。

5.開(kāi)裂。開(kāi)裂病害主要與壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)后更換的新支撐體有關(guān)，20世紀(jì)70年代后使用環(huán)氧樹(shù)脂作為新支撐體在北方地區(qū)形成主流，在館藏壁畫(huà)和建筑壁畫(huà)中使用非常廣泛，如陜西歷史博物館館藏唐代壁畫(huà)和遼寧義縣奉國(guó)寺元代壁畫(huà)即使用環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維布作為新支撐體，但受環(huán)氧樹(shù)脂收縮變形影響，壁畫(huà)地仗層與環(huán)氧樹(shù)脂逐漸分離，當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂累積的變形應(yīng)力大于壁畫(huà)地仗層的強(qiáng)度時(shí)，地仗層便會(huì)開(kāi)裂，造成壁畫(huà)的失穩(wěn)。

三、保護(hù)修復(fù)材料失效的原因

1.材料與壁畫(huà)不相適。早期的保護(hù)修復(fù)材料由于缺乏系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)的本體測(cè)試，在選擇上缺乏針對(duì)性和科學(xué)性。很多材料本身的性能就存在問(wèn)題，不適合應(yīng)用于壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)中，而且大多數(shù)材料的選擇具有盲目性，往往是這一階段行業(yè)內(nèi)流行哪種材料就選擇哪種材料，沒(méi)有考察這種材料是否適合于不同的地質(zhì)環(huán)境、不同的大氣環(huán)境和不同材質(zhì)的壁畫(huà)，因此遺留下很多問(wèn)題。

2.材料自身的不穩(wěn)定性。有機(jī)高分子材料老化是分子中C-C和C-H極性鍵斷裂或是聚合物直接與氧反應(yīng)產(chǎn)生自由基的引發(fā)作用。光、熱、氧都會(huì)加速保護(hù)修復(fù)材料的老化。

3.施工工藝不恰當(dāng)。由于保護(hù)材料濃度偏高或噴涂次數(shù)過(guò)多，容易造成壁畫(huà)表面樹(shù)脂富集，從而產(chǎn)生炫光。另一種常見(jiàn)情況則是使用環(huán)氧樹(shù)脂過(guò)量由背后滲透至畫(huà)面，造成壁畫(huà)表面污染。

4.保存環(huán)境的影響。B72、三甲樹(shù)脂等高分子材料受光、溫濕度等環(huán)境因素影響很大，耐候性和耐老化性能較差。保存環(huán)境的溫濕度波動(dòng)及光的存在都會(huì)加速這些高分子材料的老化，促使材料失效。

四、失效保護(hù)修復(fù)材料的清除

1.溶解法。對(duì)可溶解于水或有機(jī)溶劑的失效保護(hù)修復(fù)材料，可使用棉簽蘸取去離子水或可以溶解它的其他有機(jī)溶劑進(jìn)行浸潤(rùn)，然后敷上柔軟的紙張，在紙張上再蓋上一層保鮮膜使其溶脹，之后再用機(jī)械工具將其去除，比如桃膠、明膠、聚乙酸乙烯酯等材料。但是這種方法很容易造成有機(jī)溶劑的二次污染，而且隨著這些材料的老化，分子內(nèi)交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行，其分子量增大，溶解度下降，很多當(dāng)初可溶的材料現(xiàn)在已經(jīng)不可溶，所以該方法存在很大的局限性。

2.凝膠清洗法[7]。凝膠清洗法是近年來(lái)應(yīng)用比較廣泛的一種清洗方法，把溶劑、表面活性劑、活性酶等有效成分加入凝膠基底中，可以提高清除能力。凝膠材料能夠通過(guò)減緩活性溶劑的釋放來(lái)減少對(duì)壁畫(huà)層的滲透和溶脹作用，同時(shí)以自身特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)吸附溶解的高分子鏈段。不同的凝膠-清洗劑配方可以應(yīng)用于不同的壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)材料，這種方法對(duì)于丙烯酸樹(shù)酯和聚醋酸乙烯酯都有比較明顯的去除效果。經(jīng)浙江大學(xué)賈成思和張秉堅(jiān)基于凝膠法的古代壁畫(huà)表面加固材料的去除技術(shù)模擬研究，結(jié)果表明清除效果最好的配方是0.8%硼砂和4%聚乙烯醇凝膠 + 乙酸乙酯”及“0.8%硼砂和4%聚乙烯醇凝膠 +1∶1乙酸乙酯與對(duì)二甲苯”，也可采用多次清洗的方法使清除效果更好。

3.激光清洗法。由于壁畫(huà)畫(huà)面復(fù)雜，因此采用激光進(jìn)行表面失效殘留的清除時(shí)應(yīng)格外小心，需要選擇合適能量和波長(zhǎng)的激光，先在沒(méi)有畫(huà)面的地方進(jìn)行試清洗，待清洗性能穩(wěn)定后再在壁畫(huà)顏料層上進(jìn)行小規(guī)模的清洗，該方法不適宜珍貴壁畫(huà)表面失效保護(hù)修復(fù)材料的清除。

4.微乳液清洗法。微乳液清洗是根據(jù)被清洗材料的性質(zhì)，將溶劑、表面活性劑和助表面活性劑等按一定比例進(jìn)行配置，以達(dá)到最佳的清洗效果。其中最為廣泛的是水包油型微乳液清洗，對(duì)于B72和AC33有著明顯的清除效果。

五、結(jié)論

對(duì)于我國(guó)古代壁畫(huà)早期使用保護(hù)修復(fù)材料的研究，目前仍處起步階段，缺少對(duì)其與壁畫(huà)本體、壁畫(huà)保存環(huán)境之間相互作用關(guān)系的研究。同時(shí)沒(méi)能將由保護(hù)修復(fù)材料引起的病害與壁畫(huà)一般病害區(qū)別開(kāi)，只關(guān)注到壁畫(huà)表面病害，在早期失效保護(hù)材料去除方法的選擇上也過(guò)于單一，沒(méi)有取得很好的去除效果。

之前幾十年壁畫(huà)的保護(hù)修復(fù)材料應(yīng)用為我們研究壁畫(huà)本體的老化、保護(hù)修復(fù)材料的老化提供真實(shí)可信的證據(jù)，對(duì)于今后的研究有著極其重要的參考價(jià)值。實(shí)驗(yàn)室老化模擬很難達(dá)到真實(shí)的老化效果，這使得通過(guò)實(shí)驗(yàn)室篩選出的最優(yōu)的壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)材料仍不能滿足現(xiàn)在的壁畫(huà)保護(hù)修復(fù)。因此在今后的工作中需要從實(shí)際出發(fā)，從這些已經(jīng)被時(shí)間驗(yàn)證過(guò)的壁畫(huà)保護(hù)現(xiàn)狀出發(fā)，不斷總結(jié)過(guò)去材料老化失效經(jīng)驗(yàn)，再?gòu)慕?jīng)驗(yàn)回到理論，以指導(dǎo)下一步的壁畫(huà)保護(hù)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]成倩，趙丹丹，郭宏.早期失效保護(hù)修復(fù)材料對(duì)壁畫(huà)的影響[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)，2013，（5）：77-82

[2]李治國(guó).云岡石窟科技保護(hù)研究五十年[J].文物世界，2004，（5）：3-7

[3]邱國(guó)彬.淺談遼墓壁畫(huà)的揭取和保護(hù)[J].北方文物，1998，（2）：96-99

[4]李佳珉.莫高窟壁畫(huà)病害和已用典型保護(hù)材料的調(diào)查研究[D].浙江大學(xué)，2013

[5]鐵付德.西漢早期柿園墓四神云氣圖保護(hù)研究[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)，2004，（2）：47-53

[6]劉芳珍.彬縣大佛寺石窟危巖加固設(shè)計(jì)與施工[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1998，（9）：112-115

[7]賈成思，張秉堅(jiān).基于凝膠法的古代壁畫(huà)表面加固材料的去除技術(shù)模擬研究[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)，2016，（11）：9-18

作者簡(jiǎn)介：

李倩，助理館員，研究方向：壁畫(huà)修復(fù)及保護(hù)研究