馆藏西汉四神云气图壁画修复报告

摘要

Abstract

引言

1 历史与现状

1.1 目的和意义

1.2 资料来源与调查内容

1.3 壁画的历史背景

1.3.1 芒砀山西汉梁国王陵

1.3.2 四神云气图壁画

1.4 壁画的历史保存状况

1.4.1 壁画揭取前的环境

1.4.2 壁画制作工艺分析

1.4.3 壁画揭取前的病害类型

1.5 壁画保护修复历史

1.6 壁画的保存现状

1.6.1 壁画的保存及陈列环境

1.6.2 壁画的损坏现象与类型

2 病害与原因

2.1 壁画材质与构造分析

2.1.1 目的

2.1.2 分析仪器

2.1.3 样品

2.1.4 分析结果

2.1.5 四神云气图壁画结构体系存在的材料种类统计

2.1.6 结语

2.2 三维激光数字化分析

2.2.1 目的

2.2.2 三维激光扫描技术在壁画保护上的应用

2.2.3 四神云气图三维数据采集方案

2.2.4 VIVID900扫描仪与技术指标

2.2.5 三维激光扫描

2.2.6 数据处理方法

2.2.7 数据结果

2.2.8 单次扫描结果采用Polyworks软件处理拼接整合

2.2.9 多次扫描拼接整合后壁画的三维模型

2.2.10 壁画整体三维模型反映出的变形

2.2.11 壁画局部图案的剪裁

2.2.12 壁画尺寸的测量

2.2.13 壁画局部损坏的三维模型

2.2.14 壁画局部损坏的测量

2.2.15 小结

2.3 壁画变形的材料力学研究

2.3.1 目的

2.3.2 壁画变形材料力学研究

2.3.3 壁画揭取前后的材料及构造特征

2.3.4 壁画及背衬材料的力学计算有限元方法

2.3.5 壁画层材料力学模型

2.3.6 框架力学结构模型

2.3.7 系统变形的有限元分析

2.3.8 单根木龙骨弯曲变形计算

2.3.9 木框架系统的变形计算

2.3.10 壁画层-木龙骨系统的变形分析

2.3.11 小结

2.4 分析研究对试验设计的启示

3 试验与设计

3.1 目的

3.2 壁画保护修复技术简述

3.3 壁画正面的保护

3.3.1 壁画正面保护用材料的选择原则

3.3.2 壁画正面保护材料的配比

3.3.3 壁画贴面保护

3.4 弯曲损坏支撑体的分离

3.4.1 木龙骨的分离和残留环氧树脂的剔除

3.5 过渡层材料的选择

3.5.1 过渡层的比较

3.5.2 过渡层材料的选择原则

3.5.3 弹性过渡层及应用

3.5.4 过渡层材料性能指标的比较

3.5.5 过渡层材料的微观结构

3.5.6 过渡层力学性能测试

3.6 可移动刚性支撑体

3.7 胶粘剂

3.7.1 胶粘剂性能对比

3.7.2 聚氨脂胶粘剂改性和底涂处理

3.8 壁画支撑体的初步设计

3.9 壁画及支撑系统静态力学设计

3.9.1 壁画和环氧树脂层的自重产生的剪切力计算

3.9.2 壁画环氧树脂层的残余应力分析

3.9.3 壁画组合后的力学分布

3.10 小结

4 保护与修复

4.1 目的

4.2 壁画保护修复流程

4.2.1 壁画拆卸及现场调查、临时保护

4.2.2 四神云气图壁画的实验室保护修复处理

4.2.3 壁画在展厅现场的安装固定

5 环境与控制

5.1 目的

5.2 展柜设计制作

5.3 壁画展柜环境灯光及温湿度控制

5.3.1 壁画环境控制的标准

5.3.2 壁画陈列环境光线控制技术要求

5.3.3 壁画陈列环境的温湿度控制

5.3.4 壁画展柜温湿度控制效果

5.4 小结

6 问题与思考

6.1 壁画揭取原则

6.2 壁画揭取保护修复技术与材料

6.3 壁画保护修复所选材料的力学稳定性

6.4 壁画保护修复的干涉强度

6.5 壁画保护修复技术及管理的规范化

7 结论

参考文献

附录A 西汉梁国王陵柿园墓揭取壁画保护修复初步方案论证意见

附录B 西汉梁国王陵柿园墓揭取壁画保护修复实施方案论证意见

附录C 西汉柿园墓揭取壁画保护修复研究项目鉴定意见

致谢

《馆藏文物保护修复报告丛书：馆藏西汉四神云气图壁画修复报告》通过对壁画材料、构造、损坏类型、保存环境和修复历史的调查，探索壁画损坏原因，采用现代分析仪器和试验手段研究保护修复此类壁画的技术、材料和方法，实施对该壁画的保护修复工程。主要保护修复研究内容及结果如下：
　　1.对壁画历史背景、保护修复史、保存现状和环境、揭取工艺进行系统调查。
　　2.采用现代分析仪器对壁画材料、构造、损坏和原修复材料进行分析研究。
　　3.建立壁画层材料和支撑系统力学结构模型，首次采用有限元方法对壁画弯曲变形进行数值计算。结果显示原用修复材料力学性能差异过大是壁画变形开裂的主要原因，环境相对湿度波动过大促进变形发生。该结论为新支撑体设计提供了理论基础。
　　4.采用三维激光扫描技术，首次对壁画的弯曲、开裂、起翘和孔洞等损坏进行了三维形状数据记录。实现了对四神云气图壁画物理形状和损坏状况的数值量化和变形分析研究。
　　5.试验筛选用于去除壁画后背变形支撑体的低震动、高安全性的工具方法和保护修复材料。在保证壁画安全基础上，首次实现了壁画与原有变形支撑体的成功分离。
　　6.以理论研究为指导，在壁画修复中，实施了确保壁画结构体系稳定的技术路线和施工工艺。壁画正面采用与原用保护材料相近的材料进行处理，高分子弹性发泡材料作为过渡层，铝蜂窝材料作为可移动刚性支撑体，弹性结构胶粘剂作为层问过渡以减少应力集中，成功地修复了损坏严重的西汉壁画。
　　7.探索了安装固定壁画的新型材料和方法。实现了壁画陈列环境的科学控制。实施了对四神云气图壁画的综合保护。

四神云气图壁画发现于河南省芒砀山西汉早期梁国王陵区柿园墓，是中国时代最早、墓葬级别最高的墓葬壁画珍品，1992年被揭取到棉纤维增强的环氧树脂和木质框架支撑体上，1998年入选河南博物院陈列，两年后壁画开始出现弯曲变形、起翘开裂等多种类型的损坏。
　　《馆藏文物保护修复报告丛书：馆藏西汉四神云气图壁画修复报告》是对该壁画进行修复时的工作报告，本报告不仅可以为后人再次保护修复文物提供科学可靠的基础资料，而且在修复过程中对文物的再认知，以及遇到的一些新问题，更促使研究者以新的视角和思路重新审视已有的材料和结论，为开展科学研究创造有利的条件。