CN105272359A - 一种石灰岩文物表面硫酸钙风化层的保护处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种石灰岩文物表面硫酸钙风化层的保护处理方法，使用磷酸盐类化学物质的溶液对石灰岩文物表面的硫酸钙风化层进行转化处理而在石灰岩文物表面原位生成致密羟基磷灰石转化膜保护表面风化的石灰岩文物。由于该羟基磷灰石转化膜具有极低的溶解性、良好的耐酸性和结合力，能阻止石灰岩文物表面硫酸钙风化层溶蚀造成的损害，具有良好的保护效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种石灰岩文物表面硫酸钙风化层的保护处理方法，属于文物保护材料及技术领域。
背景技术
硫酸钙风化层常见于石灰岩文物的表面，它是石灰岩和空气中硫氧化物之间常年累月化学反应的产物。与石灰岩相比，硫酸钙质地柔软、溶解度也更大，容易被雨水冲刷带走，导致石灰岩文物表面的溶蚀病害。过去，人们曾尝试将多种材料用于此类文物的保护，但效果都不理想。固体石蜡是使用最早、最广泛的防护材料之一。它对石灰岩文物有一定的保护作用，但在保护过程中石蜡本身会因空气氧化变成黄色，引起文物的外观变化[PriceCA.StoneDecayandPreservation.Chem.Br.,11(1975)350-353]。氢氧化钡法，又称为Ferronie-Dini法[ChurchAH.Stone,preservingandcolouring.Cement,Britishpatent,220(1862)]，过去一度被认为是最有效的保护技术。在理论上，石灰岩文物表面的石膏风化层经氢氧化钡溶液处理后，有害的石膏层会转化为更稳定的硫酸钡和氢氧化钙，而氢氧化钙可以作为粘合剂对文物起到加固保护作用。但是，人们发现，经氢氧化钡法处理以后，石灰岩文物表面的风化层往往发生严重的酥粉和脱落现象。20世纪50年代以来，疏水性有机高分子材料[一种石质文物防水材料及其制备方法，CN104072198A;一种氟硅聚合物的制备方法及其应用于石质文物的技术，CN201410027162；石质文物用无机-有机超疏水纳米复合材料及其制备方法，CN201010618653]被大量用于表面风化石灰岩文物保护。然而，最近的研究表明，有机聚合物有滋生微生物、兼容性差及改变文物外观等缺点，不适合用于户外石灰岩文物的保护[张秉坚等.不可移动文物保护材料研究中的问题和发展趋势.文物保护与考古科学,4(2010)102-109]。最近，利用硫酸盐还原菌（SRB）等微生物转化石膏风化层的实验室研究逐渐兴起[C.Rodriguez-Navarro,etal.Influenceofsubstratemineralogyonbacterialmineralizationof
calciumcarbonate:implicationsforstoneconservation,Appl.Environ.Microb.78(2012)4017–4029]。不过，由于有害微生物的共生问题，该方法尚不能用于户外石质文物的保护。
发明内容
本发明提供了一种石灰岩文物表面硫酸钙风化层的保护处理方法，阻止石灰岩表面硫酸钙风化层溶蚀造成的损害，达到良好的保护效果。
为此，本发明所采取的技术方案为：
一种石灰岩文物表面硫酸钙风化层的保护处理方法，使用磷酸盐类化学物质的溶液对石灰岩文物表面的硫酸钙风化层进行转化处理而在石灰岩文物表面原位生成致密羟基磷灰石转化膜保护表面风化的石灰岩文物。
具体方法为：在进行表面处理时，先将吸水材料浸泡于所述磷酸盐类化学物质的溶液中，然后将吸水材料取出均匀敷贴在待处理石灰岩文物或制品表面，敷贴完毕后转化24小时以上即可。
所用磷酸盐类化学物质为磷酸氢铵、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸铵、磷酸钠、磷酸钾中的一种。
所用磷酸盐类化学物质溶液的浓度为5.0%-15.0%。
本发明提供了一种利用磷灰石转化膜保护表面风化石灰岩文物的新方法，即利用可溶性磷酸盐与石灰岩文物表面硫酸钙风化层之间的化学反应，即:
在其表面原位生成一层羟基磷灰石转化膜。该转化层与石灰岩基底为化学结合，结合牢固；而且其具有极低的溶解性、良好的耐酸性，能阻止石灰岩表面硫酸钙风化层溶蚀造成的损害，具有良好的保护效果。
附图说明
图1为本发明所述羟基磷灰石转化膜的XRD衍射图谱。
具体实施方式
一种石灰岩文物表面硫酸钙风化层的保护处理方法，使用磷酸盐类化学物质的溶液对石灰岩文物表面的硫酸钙风化层进行转化处理而在石灰岩文物表面原位生成致密羟基磷灰石转化膜保护表面风化的石灰岩文物。
下面结合具体实例对本发明做一详细说明：
实施例1
将脱脂棉浸泡于浓度为5.0%的磷酸氢铵饱和溶液，完全浸湿后取出，将之均匀敷贴在待处理石灰岩石材表面，转化24小时后将脱脂棉除去，蒸馏水冲洗石材表面，得到的磷灰石转化膜性能参数见表1。
表1羟基磷灰石转化层的性能
实施例2
将脱脂棉浸泡于浓度为15.0%磷酸铵溶液，完全浸湿后取出，将之均匀敷贴在待处理石灰岩石材表面，转化24小时后将脱脂棉除去，蒸馏水冲洗石材表面，得到的磷灰石转化膜性能参数见表2。
表2羟基磷灰石转化层的性能
实施例3
将脱脂棉浸泡于浓度为10.0%磷酸氢钠溶液，完全浸湿后取出，将之均匀敷贴在待处理石灰岩石材表面，转化24小时后将脱脂棉除去，蒸馏水冲洗石材表面，得到的磷灰石转化膜性能参数见表3。
表3羟基磷灰石转化层的性能
从结果上看，经所述方法对风化石灰岩石材进行表面处理后，其表面强度有了明显提高，且基本不影响毛细水吸收和外观等固有性质，是一种适合的保护方法。
Claims (4)
1.一种石灰岩文物表面硫酸钙风化层的保护处理方法，其特征在于：使用磷酸盐类化学物质的溶液对石灰岩文物表面的硫酸钙风化层进行转化处理而在石灰岩文物表面原位生成致密羟基磷灰石转化膜保护表面风化的石灰岩文物。
2.根据权利要求1所述的一种石灰岩文物表面硫酸钙风化层的保护处理方法，其特征在于：具体为：在进行表面处理时，先将吸水材料浸泡于所述磷酸盐类化学物质的溶液中，然后将吸水材料取出均匀敷贴在待处理石灰岩文物或制品表面，敷贴完毕后转化24小时以上即可。
3.根据权利要求1或2所述的一种石灰岩文物表面硫酸钙风化层的保护处理方法，其特征在于：所用磷酸盐类化学物质为磷酸氢铵、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸铵、磷酸钠、磷酸钾中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种石灰岩文物表面硫酸钙风化层的保护处理方法，其特征在于：所用磷酸盐类化学物质溶液的浓度为5.0%-15.0%。
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