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海门口遗址位于云南省大理市剑川县。通常被认为是我国最大的水滨木构“干栏式建筑聚落遗址”,具有十分重要的考古价值。被列为2008年全国十大考古发现之一。由于遗址年代久远及发掘后保护不力等因素,遗址中饱水古木已经发生严重降解,须及时加固处理。2011年12月19日,“海门口遗址木质文物保护关键技术研究与应用”项目启动。2012年1月-2013年5月,课题组成员用饱水古木小试件(常用尺寸:2cmx2cmx2cm)进行探索试验,最终确定了3种加固方法:天然树脂法、壳聚糖法和酚醛树脂法。2013年6月-2014年12月,本论文对饱水古木腐朽程度及腐朽机理进行了分析,并将上述3种加固方法根据实际情况合理调整后,对143根对海门口遗址饱水古木进行了加固处理。预计于2015年5月将其中的140根加固古木运输至剑川民俗博物馆进行展示。本论文记述并分析了2013年6月-2014年12月间的全部工作。论文首先通过基本密度、尺寸干缩率和湿胀率、顺纹抗压强度及表面接触角等指标评价饱水古木腐朽程度。再通过化学成分分析、固体核磁共振、结晶度分析、SEM和TEM微观构造及红外测试等手段分析古木腐朽机理。然后用调整过的3种方法对143根饱水古木进行加固。由于海门口遗址饱水古木尺寸比前期探索试验中小试件大得多,且个体间腐朽程度相差较大。因此在对143根古木进行加固时,要以前期小试件探索试验数据为基础,结合前述饱水古木降解程度及降解机理分析,在已有的3种加固方案基础上,根据实际情况合理调整。最终确定用天然树脂法加固古木62根;壳聚糖法加固古木21根;酚醛树脂法加固古木60根。加固完成后通过基本密度、顺纹抗压强度、抗流失性能以及耐菌腐试验等指标对加固效果进行评价。并通过结晶度分析、SEM微观构造以及红外测试等手段对加固机理进行分析。最终试验结果归纳如下:(1)在海门口遗址采集的饱水古木降解十分严重。绝大部分古木表面颜色呈黑色或棕黑色。轻轻按压即可出现明显压痕,降解严重者像海绵一样瘫软。通过对其中一根降解程度中等的饱水古木进行分析发现:饱水古木的基本密度只有0.16g/cm3,含水率12%时的顺纹抗压强度仅有3.67 Mpa。说明海门口遗址饱水古木已经发生严重降解,并且在失水后其力学性能难以支撑其原来的形态,亟需加固处理。(2)饱水古木腐朽机理分析:通过常规化学分析、红外分析及固体核磁共振13C分析可知,古木半纤维素降解最严重,其次是纤维素,木质素也有一定程度的降解。纤维素结晶区遭到严重降解,古木结晶度明显下降。通过SEM和TEM微观构造分析可知,古木降解主要以细菌腐朽为主。真菌主要为变色真菌,也有少量软腐真菌。腐朽部位主要在次生壁,呈蜂窝状。腐朽造成的孔隙尺寸在几十纳米到几百纳米之间,这些细胞壁内的孔隙甚至可以容纳自由水,导致古木干缩后再重新吸水时无法恢复到原来的尺寸。胞间层保存相对完好,使得古木能够维持外观形态。(3)天然树脂加固后古木的外观颜色基本接近现代健康材。少数腐朽程度较严重的古木干燥完成后有开裂变形现象。加固后古木的基本密度、顺纹抗压强度、尺寸稳定性、疏水性及耐腐性都得到明显改善。且加固古木抗自来水流失性能好。上述指标完全可以满足加固古木的运输、贮存和展示。可以在不破坏古木细胞壁的前提下,将浸入古木内部的松香和虫胶重新溶解出来,满足木质文物加固的可逆性。(4)通过加固机理分析可知:松香和虫胶主要沉积在古木细胞壁内,填充了由于细菌腐朽而产生的孔隙,甚至是可以容纳自由水的大尺寸孔隙。使古木细胞壁饱满,次生壁与胞间层结合良好。被破坏的纹孔内也充满了松香和虫胶,这是加固古木疏水性提高的主要原因。有少量以块状形态填充在细胞腔内或以层状贴敷在细胞内壁。已用分析手段不能证明松香和虫胶与古木细胞壁化学成分是否发生反应。(5)壳聚糖加固后古木的材色、基本密度等上述指标也有明显改善。但壳聚糖加固古木不可逆。壳聚糖加固古木的加固机理与天然树脂加固机理基本相似,以物理填充为主。(6)酚醛树脂加固古木材色浅红褐色,部分加固古木干燥后也存在开裂现象。基本密度等指标有明显改善。但抗流失性能相比天然树脂加固古木略差,且流失物质主要为甲醛及甲阶小分子酚醛树脂等。另外酚醛树脂加固古木存在一定量的甲醛释放量(19.15 mg/100g),因此无论是干法保存还是湿法保存,都要注意贮存环境与周围环境的隔离。(7)酚醛树脂加固机理分析如下:首先甲阶酚醛树脂小分子主要沉积在了古木细胞壁内。在漫长的浸渍、脱色及干燥阶段,甲阶酚醛树脂分析逐渐聚合,截至加固机理分析试验时,古木细胞壁内主要是乙阶酚醛树脂。随着时间的延长,古木细胞壁内的树脂有可能聚合成丙阶酚醛树脂。并且在酚醛树脂分子不断聚合过程中,古木纤维素分子链随之彼此靠近,进而形成新的结晶区,使酚醛树脂加固古木结晶度有所提高。不能证明酚醛树脂分子与古木化学成分发生了化学反映。三种方法加固的古木外观材色都比较接近现代健康材,基本保留了古木在被淹前的特征(如自身的年轮和人工刀劈痕迹等)。三种方法各自的优缺点及适用条件不同:酚醛树脂加固古木力学强度最高,加固流程简单,适合在原址对大体量饱水古木进行现场加固。天然树脂法加固古木尺寸稳定好,疏水性好,抗流失性能好,力学强度也能满足加固要求,且满足木质文物加固的可逆性。但加固流程相对复杂,适合大体量饱水木质文物异地加固。壳聚糖法无明显突出优点,且加固成本相对较高。