徐童偉，方世強(qiáng)，張秉堅(jiān)，，張薛詩(shī)蘊(yùn)

(1. 浙江大學(xué)文物與博物館學(xué)系，浙江杭州 310028； 2. 浙江大學(xué)化學(xué)系，浙江杭州 310027)

0 引 言

壁畫(huà)藝術(shù)是我國(guó)燦爛文明中的瑰寶，作為不可移動(dòng)文物，它們處于相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境之中，長(zhǎng)期遭受多變的氣候因素影響，尤其是近代工業(yè)帶來(lái)的環(huán)境污染和酸雨使壁畫(huà)更容易受到污染和腐蝕，導(dǎo)致病害種類(lèi)多，劣化速度加快，損失面積更廣[1]。

總體而言，常見(jiàn)壁畫(huà)病害主要有兩大類(lèi)：表面病害(如起甲、顏料層脫落等)和結(jié)構(gòu)性病害(如空鼓、裂隙等)。

對(duì)于表面病害，常需要使用滲透性加固劑進(jìn)行表面加固處理。例如：在20世紀(jì)60年代末，敦煌研究院[2]就選用聚醋酸乙烯乳液作為修復(fù)材料對(duì)壁畫(huà)進(jìn)行表面加固處理；2008年，樊再軒等[3]曾使用傳統(tǒng)明膠溶液對(duì)敦煌莫高窟第85窟的壁畫(huà)進(jìn)行過(guò)修復(fù)加固；2014年，蘇伯民等[4]使用ZB-SE-3A純丙乳液作為壁畫(huà)表面加固材料，并對(duì)保護(hù)加固性能進(jìn)行了表征評(píng)價(jià)；2016年，周智波等[5]使用Primal AC-33丙烯酸乳液作為壁畫(huà)表面病害修復(fù)的加固劑。

對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)性病害，常用的處理方法是使用灌漿材料對(duì)病害區(qū)域進(jìn)行填補(bǔ)和粘結(jié)[6]。例如：在20世紀(jì)40至60年代，敦煌保護(hù)工作者孫儒僩[7]在露天壁畫(huà)的邊沿剝落處，用麻刀石灰漿作填充粘結(jié)和加固處理；2007年，李最雄[8]在對(duì)布達(dá)拉宮壁畫(huà)的修復(fù)中，使用了高模數(shù)硅酸鉀(PS)，固化劑為氟硅酸鈉，摻雜粉煤灰、巴嘎土和澄板土配制的灌漿材料；2016年，劉亨發(fā)[9]使用純丙與硅丙混合液、經(jīng)過(guò)脫鹽的當(dāng)?shù)仞ね梁吐榈兜戎瞥晒酀{材料，對(duì)甘肅永靖縣炳靈寺石窟的空鼓壁畫(huà)進(jìn)行了回貼加固和邊緣加固。

文獻(xiàn)調(diào)查結(jié)果顯示，壁畫(huà)保護(hù)材料的應(yīng)用研究在我國(guó)西北干燥地區(qū)已經(jīng)取得了許多成果。但是，針對(duì)我國(guó)南方潮濕地區(qū)的壁畫(huà)保護(hù)，相關(guān)加固材料研究欠缺。我國(guó)南方和北方壁畫(huà)保存環(huán)境差異很大，適合于西北干旱地區(qū)壁畫(huà)保護(hù)的材料是否適合于南方潮濕地區(qū)？該問(wèn)題需要深入研究。本工作根據(jù)西北地區(qū)壁畫(huà)保護(hù)的成熟配方，使用三種常見(jiàn)純丙烯酸乳液，分別配制成壁畫(huà)表面加固材料和裂隙灌漿材料，模擬我國(guó)南方的極端氣候條件進(jìn)行耐候性實(shí)驗(yàn)，對(duì)壁畫(huà)樣品的保護(hù)效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)研究，希望為我國(guó)南方潮濕地區(qū)壁畫(huà)保護(hù)提供借鑒。

1 實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

儀器：精密光澤度儀(WG68，威福光電)，接觸角測(cè)試儀(JC2000C1，上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司)，快速高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱(TEMI990，上海滬升實(shí)驗(yàn)儀器廠)，UV紫外光固化機(jī)(清苑縣中冉益坤機(jī)械廠)，場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FEI SIRION-100，荷蘭FEI公司)，維卡儀(無(wú)錫市中科建材儀器有限公司)，微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)(CTM2500，上海協(xié)強(qiáng)儀器制造有限公司)，超景深三維顯微鏡(VHX-700F，日本KEYENCE)。

試劑：RS1930(江蘇三木集團(tuán)公司，固含量53.2%)，RS1389(江蘇三木集團(tuán)公司，固含量51%)，ZB-SE-3A(蘭州知本化工，固含量54.6%)，納米TiO2(AR，阿拉丁)，納米ZnO(AR，麥克林)，濃硝酸(AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，濃硫酸(AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，氫氧化鈣(AR，上海江滬實(shí)業(yè)有限公司)，進(jìn)口減水劑(聚羧酸，法國(guó)艾森C-SP)，水硬性石灰(杭州，建材市場(chǎng)自購(gòu))，碳酸鈣(1250目，山東優(yōu)索化工科技有限公司)，玻璃微珠(Φ=1 mm，EASYBIO)。

原料：老舊墻面樣塊(揭取自浙江余姚地區(qū)半露天廢棄老舊民宅，分兩種規(guī)格75 mm×60 mm和75 mm×28 mm)，古建瓦片(購(gòu)自河北順業(yè)公司，規(guī)格70 mm×60 mm×8 mm)，大理石塊(杭州，規(guī)格50 mm×50 mm×20 mm)，黃泥(杭州)，細(xì)砂(杭州)。

1.2 表面加固材料性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

1.2.1 表面加固樣塊制備 將75 mm×60 mm尺寸老舊墻面樣塊背面涂抹三合土地仗層(石灰、黃泥、細(xì)砂質(zhì)量比為1∶1∶1)，膠結(jié)在同尺寸的古建瓦片上，待地仗層完全凝固后使用。以水為溶劑，用RS1930、RS1389和ZB-SE-3A分別配制成3種純丙乳液，每種都有5個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%)，用油畫(huà)筆刷蘸取上述乳液，在老舊墻面樣塊表面先橫向涂抹，滲入后再縱向涂抹后，陰干。

1.2.2 光澤度與防水性 使用光澤度儀(60°)進(jìn)行樣塊表面光澤度的測(cè)定，對(duì)于同一樣品選點(diǎn)5處記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)光澤度變化情況和眩光程度以表征乳液濃度適用性。使用接觸角測(cè)試儀進(jìn)行樣塊表面與水的接觸角的測(cè)定，對(duì)于同一樣品選點(diǎn)5處記錄數(shù)據(jù)，通過(guò)親疏水性判別防水性能。

1.2.3 耐老化性 耐老化試驗(yàn)分兩部分——光老化和干濕老化，按如下操作：

1) 光老化實(shí)驗(yàn)。將待測(cè)樣品表面朝上放置在UV紫外光固化機(jī)中(λ=365 nm，Eav=80 W/cm2，t=60 ℃)進(jìn)行循環(huán)照射。照射7 min，散熱10 min，并噴水降溫為一循環(huán)。重復(fù)循環(huán)40次，記錄外觀變化，結(jié)束后使用掃描電鏡對(duì)樣品進(jìn)行表面形態(tài)分析。

2) 干濕老化實(shí)驗(yàn)。將樣品表面朝上放置于快速高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)。實(shí)驗(yàn)根據(jù)南方潮濕地區(qū)多年的氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，合理模擬實(shí)驗(yàn)條件，溫度上下極值為55 ℃和-10 ℃，濕度最大值100%，以加速老化反應(yīng)過(guò)程。溫濕度設(shè)置如表1所示，以經(jīng)歷4個(gè)溫濕度階段為一個(gè)循環(huán)，重復(fù)循環(huán)65次，記錄外觀變化，結(jié)束后使用掃描電鏡對(duì)樣品進(jìn)行表面形態(tài)分析。

表1 交變濕熱試驗(yàn)箱老化循環(huán)溫濕度設(shè)置Table 1 Temperature and humidity settings of the alternating heat and humidity test chamber

1.3 灌漿材料性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

1.3.1 灌漿材料制備 基于水硬性石灰和傳統(tǒng)石灰兩類(lèi)材料，根據(jù)已有文獻(xiàn)再設(shè)計(jì)[10]，經(jīng)過(guò)多次預(yù)實(shí)驗(yàn)后，按照表2所示配方制備灌漿材料。各配方以石灰材料為基礎(chǔ)，為防止水分過(guò)量添加了占石灰質(zhì)量0.5%的減水劑，為增強(qiáng)防水性能添加了占石灰質(zhì)量3%純丙乳液，為達(dá)到一定的防霉效果添加了占石灰質(zhì)量約1%的納米TiO2和1%納米ZnO材料[11]。通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定加水量，使?jié){體流動(dòng)性和黏稠度符合要求，最終計(jì)算出水灰比。

表2 裂隙灌漿材料配方Table 2 Formulae of fracture grouting materials

(續(xù)表2)

1.3.2 漿料的凝結(jié)時(shí)間、收縮性與強(qiáng)度 將剛配制的灌漿材料完全注滿培養(yǎng)皿，靜置于空氣中，隔一定時(shí)間使用維卡儀測(cè)定凝固程度。維卡儀粗針頭下降1 mm時(shí)可視為初凝，初凝后換用細(xì)針頭，下降小于1 mm可視為終凝。同樣，將剛配制的灌漿材料完全注滿培養(yǎng)皿，表面刮平，完全固化后，用玻璃微珠填補(bǔ)因灌漿材料干燥而收縮的區(qū)域，刮去多余玻璃微珠，稱(chēng)量填補(bǔ)的玻璃微珠質(zhì)量m，然后與裝滿培養(yǎng)皿的玻璃微珠質(zhì)量M相比，收縮率為：m/M×100%。用灌漿材料粘結(jié)兩塊大理石，待完全凝固后，使用微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)以三點(diǎn)式折斷方式進(jìn)行最大荷重值測(cè)定，以折斷強(qiáng)度表示粘結(jié)強(qiáng)度。

1.3.3 灌漿材料的防霉性與防水性 將100 μL草酸青霉菌液(106個(gè)/mL)均勻涂在瓊脂基培養(yǎng)皿中。將濾紙(25 mm×20 mm)浸入灌漿材料。使濾紙均勻掛滿灌漿材料后在紫外燈下殺菌、晾干，然后放置于在菌液-瓊脂的表面區(qū)域。同時(shí)設(shè)置對(duì)照組，即配制不添加納米材料的灌漿材料和濾紙，重復(fù)上述操作。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組培養(yǎng)一周后，觀察菌落生長(zhǎng)情況。使用接觸角測(cè)試儀對(duì)灌漿材料表面與水的接觸角進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)設(shè)置對(duì)照組，即配制不添加純丙乳液的灌漿材料，重復(fù)上述操作。對(duì)于同一樣品選點(diǎn)5處記錄數(shù)據(jù)，通過(guò)親疏水性判別防水性能。

1.3.4 灌漿加固樣品耐干濕老化性 讓兩塊75 mm×28 mm尺寸老舊墻面樣品按長(zhǎng)邊平行，表面等高放置，留1～2 mm縫隙，背部涂抹三合土地仗層，膠結(jié)在同尺寸的古建瓦片上，待地仗層凝固后使用。將灌漿材料灌注到樣品縫隙中，凝固后同表面加固實(shí)驗(yàn)樣塊一同放置在交變濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)，實(shí)驗(yàn)設(shè)置見(jiàn)表1，重復(fù)循環(huán)65次，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用超景深三維顯微鏡觀測(cè)縫隙與橫截面的情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面加固材料性能

2.1.1 光澤度與防水性 涂抹表面加固材料以后，對(duì)老舊墻面樣塊各取點(diǎn)5個(gè)進(jìn)行光澤度測(cè)量，取平均值，計(jì)算方差。光澤度測(cè)量結(jié)果如圖1所示。RS1930乳液涂抹樣品光澤度隨濃度增加稍有提升，變化趨勢(shì)平緩，高濃度區(qū)間(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%～3.0%)比低濃度區(qū)間(質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%～1.5%)的光澤度值增加了28.41%，在2.5%與3.0%濃度區(qū)間樣品出現(xiàn)少量眩光。而RS1389乳液涂抹樣品的光澤度在質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%以上出現(xiàn)明顯提升，高濃度區(qū)間比低濃度區(qū)間的光澤度值增加了339.01%，且2.5%與3.0%濃度區(qū)間的樣品出現(xiàn)眩光。ZB-SE-3A乳液涂抹樣品在低濃度區(qū)間出現(xiàn)負(fù)的光澤度現(xiàn)象，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.0%之后光澤度值升高，在2.5%與3.0%濃度區(qū)間出現(xiàn)眩光。以上實(shí)驗(yàn)都發(fā)現(xiàn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.5%的乳液已經(jīng)導(dǎo)致眩光，不適合作為表面加固材料使用，因此在后面實(shí)驗(yàn)中僅以質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%、1.5%和2.0%的乳液開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

圖1 表面加固樣品光澤度變化值Fig.1 Glossiness variation of surface-reinforced samples

使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%、1.5%和2.0%的乳液加固樣塊后，表面接觸角測(cè)量結(jié)果如圖2所示。未涂乳液的樣品接觸角為20°左右，涂上乳液后接觸角提高到105～125°，表現(xiàn)出明顯的疏水性，具備一定防水效果。RS1930乳液不同濃度時(shí)的接觸角值相近，且大于另外兩種乳液。RS1389乳液接觸角隨濃度升高先增后減，但增減變化的數(shù)值較小。ZB-SE-3A乳液隨濃度升高接觸角值減小。相比之下，用ZB-SE-3A乳液加固的接觸角略小于另外兩種乳液，即比較親水一些，從避免親水-疏水界面應(yīng)力破壞的角度，認(rèn)為ZB-SE-3A乳液的性能較好。

圖2 表面加固樣品接觸角測(cè)量平均值Fig.2 Average values of contact angle measurement of surface-reinforced samples

綜合以上光澤度實(shí)驗(yàn)和防水性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，可以判別RS1389乳液的性能相對(duì)差一些，為減少實(shí)驗(yàn)量，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中僅以RS1930和ZB-SE-3A乳液開(kāi)展實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。另外，為防止眩光，后續(xù)表面加固材料涂抹均采用圖1中的三個(gè)較小濃度，即質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.0%、1.5%、2.0%的乳液。

2.1.2 耐老化性 進(jìn)行了光老化和干濕老化實(shí)驗(yàn)。分述如下：

1) 光老化實(shí)驗(yàn)。老舊墻面表面加固樣品光老化實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。光老化實(shí)驗(yàn)使樣品明顯變黃。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光老化10個(gè)循環(huán)后使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%的乳液加固的樣品表面會(huì)出現(xiàn)眩光。使用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)光老化循環(huán)后的樣品進(jìn)行表面形態(tài)分析，結(jié)果如表3和表4所示。實(shí)驗(yàn)前樣品表面呈現(xiàn)顆粒狀，經(jīng)強(qiáng)烈的紫外光照射后，使用RS1930進(jìn)行加固的樣塊，在高倍鏡下基底明顯出現(xiàn)光滑膜，可能是加固材料進(jìn)一步交聯(lián)形成膠狀膜。而使用ZB-SE-3A乳液加固的樣塊，主要呈現(xiàn)出多孔狀的形貌。對(duì)比質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%和1.5%乳液涂抹表面可以發(fā)現(xiàn)，純丙乳液雖在老化過(guò)程中不斷損耗流失，但1.5%的乳液對(duì)墻體表面包裹程度相對(duì)較好，可認(rèn)為耐久性好一些，而1.0%的乳液因濃度較低，膜層更易隨時(shí)間增加而減少。實(shí)驗(yàn)前后光老化對(duì)比照片見(jiàn)圖3。

(a)、(b)分別為實(shí)驗(yàn)前后使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的RS1930涂抹的加固樣品；(c)、(d)分別為實(shí)驗(yàn)前后使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的ZB-SE-3A涂抹的加固樣品；(e)、(f)分別為實(shí)驗(yàn)前后未經(jīng)乳液涂抹的空白樣品圖3 表面加固樣品光老化實(shí)驗(yàn)前后照片F(xiàn)ig.3 Photographs of surface-reinforced samples before and after photo aging experiments

2) 干濕老化實(shí)驗(yàn)。表面加固樣品干濕老化實(shí)驗(yàn)前后對(duì)比照片見(jiàn)圖4?？梢园l(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)干濕老化實(shí)驗(yàn)，空白樣品出現(xiàn)了局部輕微粉化，而表面涂抹乳液的樣品則只出現(xiàn)極其輕微的粉化，所有涂抹表面加固乳液樣品的變化情況較為一致，說(shuō)明乳液具有一定保護(hù)作用。使用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)干濕老化循環(huán)后的樣品進(jìn)行表面形態(tài)分析，如表3和表4所示，使用RS1930乳液涂抹的樣品表面呈現(xiàn)顆粒狀形貌，而使用ZB-SE-3A乳液涂抹的樣品表面出現(xiàn)了明顯的多孔狀結(jié)構(gòu)。

(a)、(b)分別為實(shí)驗(yàn)前后使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的RS1930涂抹的加固樣品；(c)、(d)分別為實(shí)驗(yàn)前后使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的ZB-SE-3A涂抹的加固樣品；(e)、(f)分別為實(shí)驗(yàn)前后未經(jīng)乳液涂抹的空白樣品圖4 表面加固樣品干濕老化實(shí)驗(yàn)前后照片F(xiàn)ig.4 Photographs of surface-reinforced samples before and after dry and wet aging experiment

表3 RS1930乳液加固樣品老化實(shí)驗(yàn)前后的SEM圖

(續(xù)表3)

表4 ZB-SE-3A乳液加固樣品老化實(shí)驗(yàn)前后的SEM圖Table 4 SEM images of ZB-SE-3A pure acrylic emulsion-reinforced samples before and after aging experiments

2.2 灌漿材料性能

2.2.1 凝結(jié)時(shí)間、收縮性與強(qiáng)度 為對(duì)比傳統(tǒng)石灰基灌漿材料和水硬性灌漿材料在潮濕條件下的性能，按照表2所列配方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在灌漿實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，C4配方在使用注射器吸取時(shí)出現(xiàn)了粘滯，漿體成糊狀物不利于取用，灌注時(shí)流動(dòng)性差。對(duì)C4配方進(jìn)一步加水調(diào)和則漿體過(guò)稀，因而C4不適合繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。按照C1～C3配方進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。從凝結(jié)時(shí)間看，初凝時(shí)間均約為1 d，終凝時(shí)間均約為2 d，差異不大。從收縮率檢測(cè)結(jié)果看，三個(gè)配方的數(shù)值差異同樣不大。而強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果表明：C1配方強(qiáng)度最小，操作發(fā)現(xiàn)，壓力稍大便導(dǎo)致樣品開(kāi)裂；C2配方強(qiáng)度中等；C3配方強(qiáng)度最大，且粘結(jié)效果較好。總體看，傳統(tǒng)石灰基的配方C3可作為優(yōu)選。

2.2.2 防霉性與防水性 灌漿材料防霉性實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。與實(shí)驗(yàn)前相比，培養(yǎng)基中有明顯墨綠色菌落生長(zhǎng)，而在掛滿灌漿材料的濾紙塊上霉菌極少生長(zhǎng)，說(shuō)明不含納米材料的對(duì)照組與含有納米材料的實(shí)驗(yàn)組都具備一定防霉性，這是因?yàn)榛覞{本身的堿性就具有防霉性。仔細(xì)比對(duì)實(shí)驗(yàn)組和左側(cè)的對(duì)照組，可發(fā)現(xiàn)對(duì)照組邊緣位置出現(xiàn)霉菌生長(zhǎng)，而實(shí)驗(yàn)組少有此現(xiàn)象，說(shuō)明添加納米材料可以提升防霉效果。從三種灌漿材料配方對(duì)比來(lái)看，傳統(tǒng)石灰基的C1和C3配方的防霉效果要優(yōu)于水硬石灰基的C2配方。

表5 灌漿材料凝結(jié)時(shí)間、收縮性與強(qiáng)度性能數(shù)據(jù)Table 5 Setting time， shrinkage and strength performance data of grouting materials

(a)為實(shí)驗(yàn)前培養(yǎng)基及灌漿材料濾紙塊，(b)、(c)、(d)分別為C1、C2、C3配方實(shí)驗(yàn)后的菌落生長(zhǎng)情況；(a)～(d)中的左側(cè)濾紙塊為對(duì)照組，不含有納米材料圖5 灌漿材料防霉實(shí)驗(yàn)效果照片F(xiàn)ig.5 Photographs of anti-mildew effects of grouting materials

灌漿材料樣品接觸角的測(cè)試數(shù)據(jù)如圖6所示，圖中對(duì)照組是指未添加乳液的樣品。與對(duì)照組相比，添加乳液后，3種灌漿材料的防水性都有提升。C1的接觸角從27°提高到45°，增加了66.67%；C3從27°提高到51°，增加了88.89%；而水硬性的C2從12°提高到35°，增加了191.67%。在南方潮濕地區(qū)要盡量避免灌漿材料與本體材料的干濕應(yīng)力差，因此認(rèn)定C1和C3配方優(yōu)于C2配方，即更宜采用傳統(tǒng)石灰基灌漿材料。

圖6 不同配方灌漿材料接觸角測(cè)定結(jié)果Fig.6 Contact angle measurement results of grouting materials with different formulae

2.2.3 灌漿材料耐干濕老化性檢測(cè) 按照表1設(shè)置，裂隙灌漿材料經(jīng)過(guò)65次干濕破壞循環(huán)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖7。從圖7b看，灌漿材料致密，無(wú)缺口、無(wú)粉化；從圖7c看，地仗層與灌漿材料連合牢固，未見(jiàn)松散；從圖7d看，灌漿材料經(jīng)過(guò)干濕循化過(guò)程以后仍能與地仗層材料良好膠結(jié)。以上結(jié)果說(shuō)明C1灌漿配方能夠經(jīng)受長(zhǎng)期干濕循環(huán)的變化。從C2灌漿配方涉及的圖7f、7g和7h看，效果差不多，但灌漿材料的微結(jié)構(gòu)稍粗粗糙一些。C3灌漿配方因與C1同為傳統(tǒng)氣硬石灰基材料，灌漿樣品干濕破壞循環(huán)實(shí)驗(yàn)的粘結(jié)效果與C1相近?？傮w講，從表面觀察和顯微照片看，3種配方的裂隙灌漿樣品很難看出實(shí)驗(yàn)前后的差異。稱(chēng)重記錄顯示，樣品總體質(zhì)量前后變化輕微，說(shuō)明3種配方的樣塊都沒(méi)有出現(xiàn)明顯老化現(xiàn)象。從灌漿密實(shí)度看，傳統(tǒng)石灰基的C1和C3配方稍好于水硬性石灰基的C2配方。

3 結(jié) 論

根據(jù)西北地區(qū)壁畫(huà)保護(hù)的成熟配方，使用市面常見(jiàn)原材料配制壁畫(huà)表面加固材料和裂隙灌漿材料，通過(guò)模擬南方典型濕熱氣候條件進(jìn)行系列配方篩選和耐候性等評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，得到以下結(jié)論：

(a)、(c)分別為C1配方灌漿樣品的正面及橫截面，(b)、(d)分別為(a)、(c)的100倍超景深顯微照；(e)、(g)分別為C2配方灌漿樣品的正面及橫截面，(f)、(h)分別為(e)、(g)的100倍超景深顯微照；(i)、(k)分別為C3配方灌漿樣品的正面及橫截面；(j)、(l)分別為(i)、(k)的100倍超景深顯微照?qǐng)D7 裂隙灌漿樣品干濕老化破壞循環(huán)實(shí)驗(yàn)后照片F(xiàn)ig.7 Photographs of fracture-grouted samples after dry and wet aging failure cycle experiments

1) 在南方潮濕環(huán)境下，作為壁畫(huà)表面加固材料，RS1930和ZB-SE-3A兩種純丙乳液的最佳使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為1.5%。其中RS1930使用后，表面光澤度變化較小，能在表面形成肉眼看不到的膜層，耐干-濕破壞能力較強(qiáng)，具一定的抗光老化能力，綜合來(lái)看，更適合于南方潮濕氣候環(huán)境的壁畫(huà)保護(hù)。ZB-SE-3A因受光老化過(guò)程影響相對(duì)較小，可酌情選用于受到日光直射影響的室外壁畫(huà)。

2) 純丙乳液作為灌漿材料的添加劑對(duì)于灌漿材料的防水性提升有著重要作用，以不產(chǎn)生過(guò)大干濕界面應(yīng)力為前提，添加量大約為石灰質(zhì)量的3%。南方潮濕環(huán)境下壁畫(huà)修復(fù)材料易生霉菌，可適量添加氧化物納米材料，如納米TiO2和納米ZnO，總添加量大約為石灰質(zhì)量的2.0%。為便于灌漿操作和降低水灰比，可添加占石灰質(zhì)量0.5%的減水劑。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用傳統(tǒng)石灰、占石灰質(zhì)量3%的ZB-SE-3A純丙乳液和2.0%的納米材料配制的灌漿材料具有較好的可灌性、強(qiáng)度、防霉性、防水性與耐老化性，適合作為潮濕地區(qū)壁畫(huà)灌漿加固材料。