1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1．古代彩绘艺术

彩绘，decoration，也被称为丹青，常用于中国传统建筑、陶瓷器上绘制的装饰画。中国彩绘艺术自古有之，从最起初有历史记载的夏商周，至元明清，及至中国近代，彩绘艺术让人叹为观止。其传播范围更是广至朝鲜、日本，远渡重洋。彩绘的主要形式有壁画，建筑、木雕，陶器等，它们的作用各不相同，但有一点一致，就是有很高的美观性，起装饰作用。在颜料的选择上，则选取天然的植物或矿物性原料，比如银朱、松烟、石青、佛青、石绿、黄丹、藤黄、雄黄、赭石、朱砂等，自然温润，历久不褪。彩绘较著名的有藏族传统绘画，敦煌壁画和秦汉时期的兵马俑等。以下分别对其各自做番介绍。

（１）漆器彩绘

彩绘是漆器最早使用的装饰方法之一。既起到保护胎骨的作用，还能为器物锦上添花，使其成为一件完美的艺术品。其工艺采用中国大漆与入漆色调制成各种色彩，按画面及工艺要求绘制在髹好的漆面上，装饰在各类壁画、屏风、家具、等上面，图案纹样精致优美，栩栩如生。

漆器彩绘以平遥推光漆器为代表,是用炼制过的大漆髹饰木器家具和精致器皿,经过漆后细磨,磨后再漆,反复数遍,然后用手掌推擦出光泽,再经多种工艺,绘饰出山水花鸟,亭台楼阁或人物故事,工序细致复杂。具有构造精细、漆面光洁、彩绘富丽、防潮防热等特点。

（２）建筑彩绘：

建筑彩绘是古典建筑木质结构中不可缺少的一个组成部分，并形成一种特有的建筑装饰艺术。考古发掘揭示，殷商和周代宫殿木构已施以雕镂、文彩。在中国古代建筑上的彩绘主要绘于栋梁枋拱等部位建筑木构件上。自隋唐期间开始大范围运用，到了清朝进入了鼎盛时期。古建筑彩绘的地仗层（油饰彩绘前要在木构造表面分层刮涂用血料、油满(或光油)调制的砖灰做为底层，称作地仗。）是明清时期才出现的一项建筑新工艺。

建筑彩绘有种类和等级的差异。和玺彩绘是彩绘等级中的最高级，用于宫殿、坛庙等大建筑物的主殿。旋子彩绘在等级上次于和玺彩绘，在构图上也有明显区别。这种彩绘用途极广，一般官衙、庙宇、牌楼和园林中都采用。金琢墨石碾玉是旋子彩绘中的最高级，各大线及各路瓣都沥粉贴金，相当华贵；烟琢墨石碾玉是次一级旋子彩绘，图案中”五大线”贴金，各路瓣用墨线。苏式彩绘是另一种风格的彩绘，多用于园林和住宅四合院。苏式彩绘除了有生动活泼的图案外，”包袱”内还有人物、故事、山水等。现如今从我们所逛的的那些老园林中的屋檐梁壁，彩绘艺术可窥一斑。

建筑彩绘有很好的防水性,可以大大增加木质建筑屋构件的使用寿命。

（３）木雕彩绘

木雕彩绘属于观赏性木雕，是陈列、摆设于橱、窗、台、几、案、架之上，供人观赏的小型艺术品。它是利用立体圆雕或半圆雕的工艺技术雕制，产品形象逼真、生动可爱、色泽鲜艳，表现的题材有花卉、飞禽、走兽、仕女、历史人物等。原料有红木、松木、杉木、樟木、檀木、桐木、花梨木等。
（4）壁画

以绘制、雕塑或其他造型手段在天然或人工壁面上制作的画。现存的古代壁画分为地上壁画和地下壁画两类。地上壁画主要是祠堂、庙宇和石窟中的壁画（如图1），而地下壁画主要是墓室壁画。作为建筑物的附属部分，它的装饰和美化功能使它成为环境艺术的一个重要方面。现存史前绘画多为洞窟和摩崖壁画，最早的距今已约 2万年。中国陕西咸阳秦宫壁画残片 ，距今有 2300年。汉代和魏晋南北朝时期壁画也很繁荣，20世纪以来出土者甚多。唐代形成壁画兴盛期，如敦煌壁画、克孜尔石窟等，为当时壁画艺术的高峰。以布达拉宫为首的壁画，名震世界。其总面积达2500平方米，迄今有一千余年的历史。这些壁画出自西藏各派著名画师之手，体现了西藏独特的绘画艺术风格，反映了西藏各个时期的政治、历史、宗教和文化概貌，具有很高的历史价值和艺术价值。

图1 敦煌壁画张议潮军出行图	图2 兵马俑

2．古代彩绘的制作工艺

2.１ 古代彩绘的制作步骤

彩绘虽然种类不同，制作工艺却大同小异，举例如下。

镜背施彩绘,通常是在载体和颜料层之间有一过渡层,使颜料与载体结合紧密。如有人研究了秦代铜器上着彩工艺,先在铜器表面涂一层由天然树脂和天然羟磷灰石及氧化硅填料组成的白色涂料,形成过渡层,然后用颜料作画[1]。

无地仗层彩绘工艺是在木材表层光滑平整的前提下，用水胶，油或漆调成绘画颜料直接涂在木构上，无基层处理，最多只用油灰（由石灰、油面、白桐拌制）来填补缝隙[2]。以梁柱上的彩绘为例，有平涂彩绘，及擂金画两种。一般在施画之前，常要应用「披麻捉灰」的手续，即是先在木材表面抹灰打底，填补裂缝，然後披上麻布、刷灰、再上桐油漆，使得木材表面平整才方便作画。

富州百柱庙的彩绘工艺是先在木质构件上涂刷一层白色底层，该白色底层使用了加胶的白铅矿粉末灰浆[3]。

2.2彩绘文物的颜料成分

现如今的彩绘颜料成分大多为丙烯颜料。丙烯颜料属于人工合成的聚合颜料，发明于20世纪50年代，是颜料粉调和丙烯酸乳胶制成的。而古代彩绘颜料成分却是由植物或矿物中提取，针对这点，现利用现代科技水平，对其彩绘颜料成分进行分析，列表如下。
分析仪器：X一荧光分析仪(XRF)，X一射线衍射仪(XRD)，红外光谱仪(FTIR)

显色成分和分子式如下表格

表1 基本彩绘的色彩与成分种类[4,5]

呈色	名称	化学式
红色	赤铁矿	Fe203
朱砂	HgS
铅丹	Pb304
黑色	磁铁矿	Fe304
赤铁矿与磁铁矿的混合物	a-Fe203与Fe304
白色	石英	SiO2晶体及其微晶
方解石	CaC03
石英、白云石	Si02, CaMg(C03)2
石英、方石英及硬石膏	Si02, CaS04
土黄色	铁白云石	Ca(Fe,Mg)(C03)2
黄色	雌黄	As2S3
蓝色	含钻的玻璃质	Co,Si02，
白垩	CaCO3
石膏	CaS04#183;2H20
白色	铅白	Pb(OH)2#183;2PbC03
黑色	墨汁	C
烟炱	C
硫酸铅矿	PbS04
灰蓝	石青	2CuC03#183;Cu(0H)2
绿色	石绿	CuC03#183;Cu(0H)2
蓝铜矿	Cu3(OH)2(CO3)2,
孔雀石	Cu2(OH)2CO3

3 彩绘文物的老化

３.1 彩绘文物的老化

彩绘文物年代久远，尤其是出土的彩绘文物，原有的相对稳定和平衡的环境被破坏。一些寺庙道观的木刻彩绘随着时间的流逝，色彩淡化，彩绘不同部位地仗有不同程度的起甲、龟裂、空鼓、剥落，颜料酥解、脱落，表面还有不同程度的积尘，鸟粪等。于是，对其保护受到极其严峻的考验，成了一个难题。

３.2 彩绘文物老化的影响因素

彩绘文物老化一个重要因素是聚合物之间键的断裂。但由其种类不同，破坏因素也不同。但总体受到大气温度，湿度，紫外线光照，风化，材料化学反应，人为等因素的影响导致色彩脱落，暗淡退化。

湿度、水：有些彩绘砖雕表面之彩绘色彩，由于常年受地下水的浸淋，使当初彩绘之时调制颜料时所用之水溶性胶质(动物胶或植物胶)逐步分解失效或流失。或者墓穴中的干湿变化和温度变化，往往造成已经脱胶之色彩层的粉化和起翘。

另有一些彩绘文物表面一般涂有两种彩绘，生漆彩绘和胶料彩绘。生漆彩绘包括有机底层和无机表面。底层是1-2层生漆,表面层是1-2层矿物颜料层。胶料彩绘由胶(包括植物胶和动物胶)和颜料(主要是矿物颜料)及黏土混合而成。在文物出土后,由于生漆在地下高湿绝氧的环境中千余年,已发生质变。因而其对环境的湿度变化十分敏感,一旦从相对湿度为100%的环境中移到大气环境中之后,迅速发生收缩、卷曲,时间稍长,彩绘就会脱落。有研究显示，彩绘文物的最佳保护应在低于20%相对湿度中[16]。

大气、紫外线：光和空气中的某些有害气体(如二氧化硫等)，因温湿度的变化会加剧彩绘陶器的破坏进程。光线中有波长较短的紫外线和波长较长的红外线，这两种光线对颜料的色考古技术与文物保护彩和光泽有很强的破坏能力。二氧化硫、二氧化氮、臭氧和氧化物等对彩绘陶器危害很大,现以二氧化硫的产生及对彩绘陶器的危害加以说明。

燃料燃烧时，硫与空气中的氧气结合形成二氧化硫；二氧化硫在一定条件下可与氧气进一步化合，产生三氧化硫。一旦形成之后，它会吸收水分子并与水分子反应生成硫酸。

硫酸是强腐蚀性物质，且不易挥发，一旦沽上彩绘陶器，即使用净化空气的方法也极难除掉，给文物造成损伤。同时，二氧化硫还具有较强的漂白作用，因为它的水溶液和某些色素化合可以生成无色化合物[6]。

温度：昼夜温差波动性大，气候干燥。鉴于地理环境和气候等因素，对彩绘陶器的存放保护等有一定的局限性和难度。

综合因素：以秦陵铜车马为例，在秦时已经过防腐处理,天然树脂加上磨细的白色填料组成涂料,涂于铜合金基体外层,经阳光与空气的作用,天然树脂交联、固化形成一层封闭膜,对铜车马起到保护作用。埋入地下后,受到水分和微生物的综合作用,使固化了的树脂缓慢水解,其致密性和附着力不断下降,直至局部脱落。出土后,由于受环境、空气、水分、微生物、光照等作用,使其侵蚀加剧,彩绘不断褪色、变色,甚至大面积脱落[7]。

另有彩绘文物由于人为因素而破坏，包括搬运，修复，存储过程不当等，亦是在所难免。

３.２ 古代壁画、彩绘文物褪色的机理

古代壁画、文物彩绘的颜料与胶料的混合物在风化褪色后形成了一种空气、空隙一粒子界面，也是对人射光的漫散射层，该漫散射层导致了颜料与胶料原有色彩的淡化与消失[8]。

对于彩绘陶器，其颜料颗粒之间及彩绘各层间的粘附力很微弱,特别是颜料层对失水非常敏感,在出土后的干燥过程中彩绘层剧烈收缩,由此引起的高内应力导致彩绘层起翘卷曲,脱离陶体,秦兵马俑彩绘的变化就是一典型代表[9]。由于秦兵马俑彩绘层次比较特殊:在陶质基体上附着生漆层，生漆层之上有无机颜料层，正是彩绘层与陶俑基体之间存在有机底层#8212;生漆层，生漆底层因老化失去粘结力从陶俑基体表面起翘、分离而造成颜料脱落。在经历了2200余年深埋地下的漫长岁月后，生漆层已经变得非常脆弱，以致于当相对湿度低于84%，它就会与陶质基体分离析[10]。

其实影响彩绘颜色变化的因素很多,在洁净环境中,忽略化学物质和灰尘的破坏作用,其色变主要是受光照和环境湿度的影响。

(1)在光照条件下,对光敏感的颜料,特别是对紫外光线敏感的颜料,将发生光化学反应。

(2)在无光照条件下,湿度对颜色影响不大,只是在接近饱和湿度时,产生霉变[11]。

(3)在光照条件下,湿度对颜色的变化影响很复杂:一方面,湿度增加,色差增大；另一方面,湿度增加,对紫外线吸收增多,减少了光线的破坏力,因而色差反而减小。

４．彩绘文物的保护

4.1 保护原则

修复方案的原则一般公认有三点。一：整旧如旧。二：持续时间长。三：可逆性。

详细说来有：保持历史真实性和展示艺术美感相结合的原则；最少干预原则；可再处理性原则；安全耐久性原则；补全的可辩识性及协调性原则；建立修复档案的原则。

4.２保护方法

对彩绘的保护修复工作有很多种方法，在彩绘的表面涂刷一层保护膜，这是最常见的彩绘保护方法。这种方法性价比相对来说是最高的，固化之后的彩绘虽然前期保护比较好，但是后期保护膜开裂或者脱落之后，彩绘的剥蚀会更厉害，对涂层的材料要求和选择也很重要。需要在极其严酷的环境下试验涂层的性能之后才能使用，不能盲目的胡乱使用涂刷的方法。而且现在科研人员们也在寻找性能更好，对彩绘本身损坏更小的涂料。

将彩绘从地仗层上剥离开来，进行另外的保护。这样虽然能近乎完美的对彩绘进行保护，但是剥离的过程异常繁琐，容易对彩绘主体产生损坏，而且也不能保存彩绘的原貌了，适用于快要消失的彩绘遗址。

彩绘文物的修复方法应依据实地情况作不同方案处理，在此仅列几个典型基本方案。

4.2.1 对出土的陶器、砖雕彩绘所做的保护方法

1 初步清理、杀灭霉菌和阴干

初步清理，是用竹签剔除文物正面附着之较厚泥土，但仍保留1-3毫米厚度之泥土暂不清理。只有当粘土干燥到一定程度时，并采取适宜的技术措施，才容易剔除干净。

杀灭霉菌，用防霉纸进行。制作防霉纸，用2%五氯酚钠水溶液，淋洒在麻纸上，晾干即成。将防霉纸覆盖在砖体表面，可有效抑制霉菌繁衍。同时，随着砖体的干燥、透气，霉菌滋生条件也受到彻底破坏。

阴干标本，在平整的水泥地面上将文物支垫起来。砖雕正面向上，覆盖防霉纸。室内保持干净，空气自然流通，拉严窗帘以遮挡日光，使文物缓慢地自然干燥。

2 细部清理、清除霉斑、加固色彩和修复粘补

(1)细部清理

进行细部清理时所用的主要工具和辅助材料是竹签、底纹笔和酒精松土剂。竹签使用过程中刃口常有磨损，应随时刮削修磨。剔下的泥土，因松土剂很快挥发而成为疏松的浮土，应随时用底纹笔清扫干净。

(2)清除霉斑

细部清理之后，砖体表面或彩绘表面往往还残留着霉菌站污造成的黑灰色斑点。清除这种污斑，主要采用了两种药剂，一种是过氧化氢与乙醇等量混合液，另一种是200氯胺一T水溶液。方法主要是棉签蘸取药液滚动擦拭。

(3)加固色彩

彩绘文物之表面色彩加固剂的选用原则应是无色、透明、耐光、柔韧、耐久等，以及加固后不改变原有色彩。对于砖雕这种内部包含气孔的建筑用陶，加固剂还应具有较高渗透性，从而实现渗透加固。加固彩绘的技术措施在本质上都是给色彩重新加胶。

(4)修复粘补

选用的胶以聚乙烯醇缩丁醛为主要成份，其特点是柔韧性好、耐冲击、性能稳定、不易老化。特别是粘接力适中，与陶质品相匹配，不会损坏陶质。使用起来相当方便，溶剂挥发即粘接固化[12]。

4.2.2 对壁画彩绘的保护方案

1档案建立

进行了文字资料及照片、图像资料的收集。

2清洗

清洗的原则:所采用的方法以不会破坏木构件的彩绘及其地仗层为准则，化学试剂不会溶解彩绘及地仗的原有粘合剂，所使用的清洗试剂不会残留在彩绘及地仗层中。清洗的方法因彩绘的不同病害而有所区别。在修复时首先进行小面积实验块清洗，筛选最有效的试剂及清洗方法，确定清洗效果。通过机械方法和化学方法去除表面的各种污垢，最大可能的显现其原有彩绘。

清洗主要针对彩绘层表面灰垢:较厚较硬结垢的去除及彩绘颜料层的清洗。对于不同部位的保存现状，采用不同的清洗方法及化学试剂。

3地仗加固、颇料加固

由于时间、自然环境下的风化等原因，地仗和彩绘颜料中的粘合剂会不同程度丧失其作用力，最后造成地仗和彩绘层的脱落。加固剂选用渗透性良好、抗老化能力强、对木构件无损害、对环境无污染的材料。

4局部补全

对一些木构件时，存在需要补绘表面局部地仗及表层图案缺失的部位彩绘的问题，在较大面积使用原工艺及矿物颜料进行了有依更换新木构件缺损彩画，而图案则参考现存图进行了一些尝试。

5整体封护

全部清洗加固完成之后，采用与加固剂相同的材料进行整体封护进行涂刷。

现还有一种较高端的运用便携式核磁共振分析仪对壁画进行年代分析，它可以最大穿透壁画层深度达25mm，从不同的角度绘制出质子密度剖面图[17]。

4.４ 彩绘文物保护的意义

古代的彩绘图案通常有着深刻的含义。由于古建筑油饰彩画所用传统材料、工艺的局限，古建筑油饰彩画的风化，主要受外部自然环境因素如温湿度周期变化、日晒雨漂、积尘污染等的影响、也有古建筑维修时人为因素的破坏，而传统的保护修复方法，只是将已风化的油饰彩画铲掉依样重绘，不仅去除了原有油饰彩画的所有历史信息，而且新的油饰彩画往往还与古建筑本身的风貌不协调，影响了古建筑的整体外貌。古建筑油漆彩画保护修复最终落实的重要方面就是它的审美性，保留原有油饰彩画附有构件的作旧补绘的历史信息，使新修复的彩绘与古建筑风貌协调一致，重现古建筑的原本风采。

５．彩绘文物的加固材料

5.1 彩绘文物加固材料的要求

1、彩绘经加固后，彩绘的色彩不能有任何改变。

2、加固处理不能在彩绘的表面形成反光膜。

3、加固剂必须有较好的渗透性和较强的联结力。

4、加固材料必须以良好的耐光和热老化性能，同时具有抗污染(如灰尘等)的能力。

综上，在筛选彩绘文物的加固材料时,不仅要掌握材料本身的耐老化特性,而且把加固材料对文物颜色的影响及与文物结合力的大小作为衡量加固材料优劣的重要指标。加固剂应选用渗透性良好、抗老化能力强、对木构件无损害、对环境无污染的材料。

5.2 加固材料的品种

加固材料种类很多，在此分成有机材料与无机材料。有机材料有：乳液、环氧树脂以及有机氟等；无机材料有：纳米无机材料、石灰和石膏等。

丙烯酸乳液无毒，无刺激，且是非成膜高光树脂，具有优异的光泽与透明性,抗粘连性能好。对古建筑彩绘，根据已往的实际操作经验及效果，地仗和彩绘层的渗透加固使用丙烯酸树脂(2%的paraloid B 72)三氯乙烷溶液[13]作为加固剂。三清殿椽条，山门脊檩彩绘的加固材料经试验得出选择聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶液，paraliod B72和Primal AC-261水溶液效果均佳。用1%的聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶液喷涂两遍，3%的paraliod B72溶液涂两遍或3%Primal AC-261水溶液均可[14]。

常熟彩衣堂彩绘保护的具体配方为:

B一72 1份；UV一9 1份；PM一1 7份；抗静电剂(防污剂SL) 2份；其余为溶剂91份。彩绘加固剂B一72是丙烯酸类二元共聚物，商品名称Paraloid B一72或Acryloid B一72。B一72加固剂60年代联合国教科文组织开始推荐作为文物保护材料在全世界范围内使用[5]。

对壁画的加固方法，据《古代壁画加固工艺》文献记述，由于古代壁画一般绘制在制作好的地仗层(石灰层、草泥皮)上，加固中，只保留壁画层(石灰层或草泥皮部分)，用3%的聚乙稀醇溶液刷涂清理过的底仗层一次。待其晾干后，再用6%的聚乙稀醇溶液刷涂一遍(用以增加底仗层的牢固强度)。按壁画缺块部位的形状、大小及厚度，用聚苯乙稀泡沫塑料板制成相同的形状填补壁画残缺部位[16]。

有机硅类加固剂主要有硅酸乙酯，烷基硅酸盐，硅烷，硅酸盐等，其具有良好的耐久性，不变色，但仅适用于含石英的岩石。如德国的Wacker OH和Remmers系列产品。

对于陶器类彩绘文物，通过对所选择的9种有机高分子文物保护涂层材料进行人工老化试验，分别采用傅立叶红外光谱仪测量试验材料的分子结构,分光光度仪测量颜料的主波长、色纯度和高度的变化,粘接强度仪测量颜料的粘接强度变化。结果表明PrimalAC33、B72和有机硅耐老化性能好,而且颜色变化小,粘接强度高,能够很好地起到加固和保护彩绘文物的作用[9]。

环氧树脂在固化时无副产品，不产生气泡，体积收缩小不变形，还能渗入多孔材料内部形成网状结构，具有良好的耐久性，粘性和机械性能。它对多孔的岩石风化保护性能良好。

有机氟类加固剂是在90年代初期报道的有关含氟聚醚和含氟弹性体用于砂岩的保护。上个世纪末有机氟材料在文物保护中的作用才得到重视。在《一套汉代耳杯的生漆彩绘的回贴修复》中，添加了水性有机氟加固材料。

在《用电子束辐照加固秦俑彩绘》文献中，秦俑博物馆曾对秦兵马俑尚未脱落彩绘彩绘采用了两种方法进行加固保护。一种是使PEG200 聚氨酯乳液对生漆层及颜料层联合加固保护；另一种是通过电子束辐照陶俑表面,使渗透到陶俑彩绘层表面和深层的聚合物单体在电子束的引发下聚合而形成加固。

用夯筑方法建造的土遗址通常采用合成树脂作为土遗址本体和表面进行修复和加固的材料,但合成树脂会出现降低土体强度及对构造造成破坏等问题。这就引出无机材料石灰。

在《桐油与石灰加固吉野里坟丘墓土的实验研究》[17]中，针对日本九州地区广泛分布的真砂土和火山灰土为材料修筑的土遗址修复工程,采用石灰、糯米汁、桐油作为土遗址的修复材料。按照不同的配合比制作试验土样进行无侧限抗压、固结、干湿循环、冻融循环等试验。结果显示,添加了4%桐油和石灰的土样能够大幅度提高夯土的强度,且压缩性低、抗冻融性好,尤其能显著提高土样的抗干湿劣化的性能。

6．本课题的研究对象、研究内容和研究目标

6.1 研究对象

本课题的研究对象为彩绘文物，重点是对其添加的加固材料进行性能研究。

6.2 研究内容

彩绘在保存过程中会出现脆弱、起皮、疏松、龟裂、粉化、脱落、污渍等各种病害。本课题在分析引起彩绘各种病害的原因的基础上，选择制备适当的加固保护材料和加固方法。具体做法首先，在实验室里制备模拟脆弱彩绘板，然后采取化学加固的方法加固彩绘，最后对加固材料的性能进行测试。

6.3 研究目标

（1）根据实验结果选择加固材料和工艺。为实施相应的文物保护工程提供理论依据和技术指导。

（2）在文物保护中引入现代保护材料，除了可以弥补传统保护材料的不足，还能起到诸如耐湿气侵蚀，防尘抗静电，耐酸碱和污染气体腐蚀等为传统保护材料所缺乏特性的作用。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

彩绘在保存过程中会出现的脆弱、起皮、疏松、龟裂、粉化、脱落、污渍等各种病害。本课题在分析引起彩绘各种病害的原因的基础上，针对江苏地区的气候和环境特点，选择适当的加固保护材料和方法。首先，在实验室里制备模拟脆弱彩绘板，然后采取化学加固的方法加固彩绘，最后对加固材料的性能及耐老化性能进行测试，包括采用光泽度，色差，附着力测定，耐盐雾试验，耐酸性气体试验，耐紫外光试验等多种方法评价保护材料的性能。根据实验结果选择加固材料和工艺。