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墓葬壁画是我国文化遗产中重要的分支。目前,我国各地区壁画墓葬约有600余座,其中北方地区数量占据大部分比重。墓葬壁画存在各类病害,其中盐析病害是最难治理的病害之一,其主要表现为酥碱、空鼓、起甲、疱疹、盐霜、龟裂及脱落等。对于结构不稳定、揭取风险较大的墓葬壁画,国内外多以原址保护为主。而原址保护中微环境复杂,水-热-盐耦合作用是导致的壁画盐析病害产生的主导因素。原位治理盐析病害一直是该学科的世界性学术难题。本论文针对北方地区墓葬壁画进行调查分析,结合壁画的赋存环境,对出现的盐析病害形式进行成因分析。通过陕西师范大学模拟壁画墓室环境及实验室垂直土柱进行壁画土体水盐运移规律研究。探究基于水-热特征的壁画土体水盐运移过程及相互作用机理,以期为壁画的修复与保护提供依据。基于墓葬壁画的盐析病害特征,研究了 H3P04-Ba(OH)2-TEOS体系多点原位交联加固及盐析抑制的综合保护方法,并运用于墓葬壁画的保护修复。基于此,本文主要分为以下五部分进行研究。(1)介绍了壁画的分类、结构、制作过程;壁画盐析病害的影响因素;墓葬壁画盐析病害类型;国内外壁画保护概况及盐析保护进展情况;本论文的研究意义及研究内容。(2)针对北方墓葬壁画产生盐析病害的类型及成因进行分析;采用PHS-3C型酸度计、离子色谱仪、液塑限仪等对不同高度处土样土壤性能及离子含量进行分析,并采用SEM、EDX、XRD、激光粒度仪等对产生盐析病害的壁画地仗层土样进行表征,揭示出硫酸盐和氯盐是造成壁画土体产生盐析病害的主要盐类,且在纵向上具有一定的分布规律。从宏观和微观角度对墓葬壁画盐析病害进行调查研究,以期为后期的科学保护提供参考依据。(3)基于土壤水-热-盐特征对模拟壁画墓室中水盐运移规律进行探究。借助土壤传感器对不同高度处壁画土体温度、含水率及电导率进行实时监测。结果表明墓室内微环境受到外部环境的影响,具有明显的季节性波动。在土壤水分的带动下,可溶盐在纵向上的迁移作用显著。随着微环境的温湿度循环变化,可溶盐反复溶解-结晶,最终表聚于壁画表面,易于出现在春季、冬季。基于垂直土柱法研究了硫酸盐及氯化盐纵向水盐运移规律。采用传感器实时监测土壤不同高度处含水率及电导率的变化规律,结果显示纵向上电导率与含水率呈负的相关性,含盐量与电导率呈正相关性。利用SEM、XRD、离子色谱仪等手段对土样进行表征,结果显示Na+、Ca2+、Cl-、SO42-等离子在土壤纵向上随水分迁移作用显著,且在单向蒸发作用下,主要聚集于土柱表面下10cm内。从微观和宏观表现的角度揭示水盐运移规律,对制定墓葬壁画的保护措施具有重要的理论价值和现实意义。(4)研制了 H3PO4-Ba(OH)2-TEOS体系多点原位交联加固保护剂。对比该材料与几种常用壁画加固保护剂的加固效果,借助分光光度计、拉拔仪、万能材料实验机、XRD等表征手段对模拟壁画颜料层及模拟土体加固后的评价分析,结果表明该加固剂具有良好的渗透性、透气性、适宜的加固强度等优点,且对壁画表面颜料层色差影响较小,符合文物保护最小干预、不改变原貌等原则。加固样块经浸泡盐析后,经干湿循环、冷热循环老化作用后进行附着力表征,结果表明该加固方法具备一定的耐盐老化特征。将加固剂用于现场模拟墓葬壁画的加固,对加固后的土体进行渗透深度、微观孔隙结构、耐水性等的表征,结果显示该加固方法具有渐进式、深渗透性、原位加固、耐水性等特点。通过化学交联作用将土壤团粒结构固定化,能对壁画表面及土体孔隙起到加固作用。(5)研究了四水八硼酸钠对壁画盐析抑制作用,经1-5%四水八硼酸钠处理后的壁画模拟样选取不同浓度盐溶液浸泡后,通过外观观察,辅以弹性波检测、XRD、FTIR、Zeta电位等手段,对四水八硼酸钠对壁画模拟样块盐析的影响作用进行表征。结果显示,一定浓度的四水八硼酸钠处理壁画模拟样块后对壁画结构层中可溶盐盐析具有显著的抑制作用。综合运用H3PO4-Ba(OH)2-TEOS体系加固保护及四水八硼酸钠抑制保护方法对模拟墓葬墓室中壁画进行处理,采用SEM、孔径分析、FT-IR对处理后土样进行表征,通过分光光度计对颜料层表观及表面反射率进行表征。结果显示该综合方法可有效提高壁画的抗盐化作用,对壁画盐析病害的保护处理具有一定的积极意义。(6)墓葬壁画保护修复应用案例。针对丁家闸五号壁画墓出现的酥碱、起甲等病害有针对性的制定保护对策。采用多点原位交联加固及盐析抑制综合保护方法对酥碱壁画进行加固,并应用课题组前期研制的ZB-F600回位修复剂对起甲病害进行回位修复保护。通过一定时期的时效考验,上述保护方法效果良好,具有一定抗盐化作用。