太原晋卿赵赵鞅墓车马坑古车的科技保护与修复

选自《中国文物科学研究》2008年03期,张宏

提要:春秋时代的木质古车历经2500年的埋藏已完全腐朽置换成土质古车,土质古车与车马坑土壤有着密不可分的关系。研究土壤及其强度,科学把握人工增加的强度,选择理想的保护材料,在不破坏土壤结构和不改变土壤颜色的前提下,适度增加坑土强度和最大限度地裸露展示古车外貌,让其活化,易于搬动,并修复由于切割搬迁对车体和切块造成的伤残是此项保护工作的重点。

—、前言

太原晋卿赵鞅墓车马坑于1988年在太原第一热电厂扩建工程中出土,由于最终决定古墓迁移保护,车马坑文物被切割装箱搬迁存入库房达14年之久。后在当地政府和国家、省、市文物局,以及国内文物保护专家的支持下,太原市博物馆于2002年6月动工,历时四年,成功地对车马坑进行了科技保护与修复,2008年5月9日通过了国家文物局的委托验收。

晋卿赵鞅,亦名赵简子、志父,尊称赵孟。曾在晋国的政治舞台上有着举足轻重的作用。春秋晚期,赵鞅为晋国中军将,六卿之首,执掌晋国重权,在晋国诸卿中是领地最多,势力最大的一卿。为此,赵鞅墓及车马坑是研究晋文化最好最完整的资料。更重要的是,春秋晚期赵鞅创建了晋阳城,因此,赵鞅墓及车马坑文物也是太原建城2500年最重要的物证。

赵鞅墓位于太原市晋源区金胜村西约300米处。该墓为竖穴积石积炭墓,共出土文物3412件,有礼器、乐器、、兵器、车马器、工具、生活用具等6大类,其中有镌鼎、列鼎、编钟等青铜器1402件,玉器297件,金器、玛瑙器28件、有水晶、绿松石串珠等。

附葬车马坑位于赵鞅墓东7米,北2米处,面积110平方米。车马坑平面呈曲尺型,车坑和马坑垂直交汇组成。东西总长14.8米,南北总长12.6米。车坑东西长12米,南北宽6米,深约4.5—5.5米。马坑南北长12.6米、东西宽3米,深约4米。出土古战车16辆,岀土战马遗骸46具。车舆最宽者为1.54米,车轮直径最大者为1.35米。

赵简子墓出土的古玉(太原晋卿赵鞅墓车马坑古车的科技保护与修复)(1)

在赵鞅墓车马坑的发掘清理过程中,发现该车马坑的埋藏十分讲究。古车排列整齐,战马安放有序,车和马的埋藏保存情况非常之好。其原因是古车釆取了车轮落槽,车轴车辕着地,车轮悬空的掩埋方式,所以所有的古车都基本保持了原车形态,车轮保持正圆形,车身的结构关系清楚,木条绑扎痕迹清晰。因此,该墓古车具有极高的保护研究和陈列观赏价值,它为研究我国古车的制作工艺和发展提供了极其珍贵的实物资料。非常痛心的是由于易地保护和限时搬迁,车马坑文物被进行了突击性的切割装箱,致使古车遭到了极大的损伤。这批箱子大小共52个,箱体边长均在1.6米以上,箱高达1.4米,最大边长1.95米,重量近3吨。由于箱底是发掘现场一条条插入的分散底板,在以后的存放中又历经三次搬迁,三次搬迁均使用了插车,插车致使箱底板受力不匀,造成箱内切块开裂破损,致使文物又遭受到严重损害。此外,装箱后的车马坑文物被存入库房达14年之久,无疑又遭受到自然力的一定破坏。开箱检查见古车存在的问题是:总体表面有酥松风化现象;切割造成车体大面积、多部位的严重损伤,部分舆栏木条、车轮辐条和皮绑扎绳痕迹有脱落、缺失;出土时由于切块底部有冻伤,造成部分切块底部疏松、下沉;个别车轮切块箱曾经倾倒,造成车轮断裂,有碎块(见下图)。

赵简子墓出土的古玉(太原晋卿赵鞅墓车马坑古车的科技保护与修复)(2)

二、古车保护修复的思路

如何修复和保护好这批文物是摆在我们面前有相当难度的课题。经召开专门会议分析研究我们认为:了解土壤的成分与强度,特别是车体的强度,选择合适的保护材料对其进行科学加固;填补切割部位的支撑土,修复切割搬迁损伤的车体;尽可能多地裸露展示车体的全貌;对车体和支撑土进行表面封护,以及规范切块,使其修复后能将其搬进博物馆是我们保护修复的重点。我们依据我国的《文物保护法》、《文物古迹保护准则》、车马坑现场切割图纸和照片,详细制定了《晋卿赵鞅墓车马坑科技保护修复方案》,方案明确确定古车保护修复的原则是:

a、 尊重原貌原则。严格按编号对号就位,严格按原水平线与分割线确定车体的高低前后左右位置,保持原有的姿态和倾斜角度,保护好车身结构痕迹和绑扎痕迹。

b、 科学保护原则。对保护对象的物质成分、组织结构与强度等力学性能要进行研究;要从保护材料性能、与文物质地的可融性、耐久性,以及保护效果等方面研究入手,使车马坑文物的保护修复具有科学性。

c、 试验在先原则。在修复前对所选保护材料的配比、产生的强度、颜色变化、修复的技术程序,以及箱体吊装搬运等都要做到先试验,后使用,取得理想数据和心中有数后再应用操作。

d、 适度保护修复原则。在保护修复中无论在保护材料的用量上,还是在技术处理上,都要掌握适度原则,坚持保护材料和技术措施对文物的最小干扰。

e、 分块可移动原则。车马坑修复后会有进入博物馆的再次搬迁,为此车马坑的修复要确立分块可移动的原则。修复后每辆古车要分成三块,车舆一块,车轮各一块。

三、车马坑土壤的研究

车马坑文物与土壤有着密不可分的关系,搞清土壤的成分和基本强度,是车马坑土质文物进行科学保护和加固的重要基础。

1、车马坑土壤的化验分析

赵鞅墓车马坑出土于太原西山脚下的黄土坡地,土壤呈黄褐色。我们委托华北工学院化学工程系研究所,按中国土壤学会土壤分析专业委员会编制的《土壤常规分析方法》所列的测试法,对车马坑土壤的钾、钠、钙、镁、氯、硫等主要物质成分的含量及全盐含量进行了测试分析。经检测该坑土壤各离子含量见下表:

赵简子墓出土的古玉(太原晋卿赵鞅墓车马坑古车的科技保护与修复)(3)

测得土壤的全盐含量为0.196%,PH值为8.57。通过检测我们认为车马坑的埋藏环境并不十分恶劣,可溶无机盐的含量较低,土壤呈弱碱性。相对于太原东山黄土而言,西山坡地土质的含沙量相对较高,用手拈可将其沙土分开。土壤含沙量高,其渗水和过滤性好,有利于车体内土壤的沉积,车体的填充置换会更饱满。

2、坑土和车体的强度研究分析

车马坑切割块由于存放14年之久,土壤已完全干透。我们在箱中取原始沉积的坑壁大土块,将其切割、磨制成70.7 mm3的试压块,经太原市建筑工程质量检测站进行多组测压,其平均强度为0.9Mpa O取埋葬回填土大土块,切割磨制成70.7 mm3试压块,经测压其平均强度为0.66Mpa。从以上所测数值看,回填土的强度低于坑壁土的强度,这就看岀沉积时间短的土壤,其强度低于沉积时间长的土壤。由于土质车体无法取样测压,无法确定它的强度值,我们只能理论分析了解它的强度。从土壤沉积的时间上分析:当古车深埋于地下,木质古车腐朽并完全置换成土质车体,需要相当长的一段时间,因此它的沉积时间肯定比回填土短,强度会更低。从压力环境分析,在古车腐朽的过程中,车体周围的土壤已沉降稳定,形成中空环境,使填充或置换后的车体土壤在一定时间内受不到相应的压力,因此它的强度也会更低。实践证的我们在修复中发现有些车体的个别部位根本就没有强度,一口气就可将其吹飞。因此,车体的强度只能在0.66MPa以下,这就需要我们对车体部位进行更好的科学加固。那么,对车马坑土壤与车体加固需加固到什么程度,确定一个多大的强度值,是需要我们认真研究的问题。它既不能强度太高,对土壤干扰太大,违背适度原则;又不能强度太低,达不到加固强化的目的,从而影响保护的效果。经分析研究,我们把埋葬回填土的0.66Mpa强度值,作为车马坑的基本强度;把坑壁原始沉积土的0.9Mpa强度值,作为本项车马坑保护修复的基准强度。认为应该把古车加固的强度值掌握控制在0.9Mpa左右,更符合适度原则。

四、车马坑保护材料的筛选与研究

车马坑车体和支撑土保护的核心问题是在不改变土壤表观与颜色的基础上解决其强度问题。因此,对古车的加固保护材料要进行认真的筛选和研究。在充分调查学习和实验观察的基础上,我们选择了具有优异粘结性、耐酸碱、耐老化的硅丙乳液和Paraloid B72作为车马坑的保护材料。

(一)硅丙乳液

1、硅丙乳液的成分与性质

含量25%的水性硅丙乳液,全称为有机硅改性丙烯酸乳液。它是本项车马坑保护与修复中使用量较大的材料,其分子结构式:

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该高分子材料是由有机硅氧烷单体和丙烯酸酯基类单体通过化学共聚反应得到的共聚物。有机硅树脂是一类高度交联的网状结构的高分子材料,尽管具有耐热性,耐候性,耐水性等优点,但存在固化温度高,时间长,粘连性差等不足。因此,将常用有机硅氧烷大分子引入丙烯酸树脂高分子中,从组成和结构上对丙烯酸树脂进行改性,制备成兼有硅氧烷和丙烯酸两者基本特性的改性树脂,以弥补有机硅树脂在性能上的不足。常规的聚丙烯酸树脂的主链是由饱和的C-C键组成,侧键为带有极性殁酸酯基,故有良好的耐氧化,耐候性,耐溶剂及粘结性,但耐水,耐碱性较差,而改性后的有机硅树脂则以Si-0键组成,较通常的C-C键和C-0键具有更大的键能,结合的十分牢固和稳定,使得它的耐热性,耐候性和抗氧化能力增强。有机硅改性丙烯酸乳液在干燥成膜时,硅氧烷水解,缩聚,可在聚合物分子间以及聚合物与被保护物之间形成牢固交联的立体网络-(Si-0-Si)-结构。且乳液中有机硅化物的较低的活化能,聚硅氧烷的有机基朝外排列,不含极性基团,决定硅丙树脂具有很强的耐水性和

粘结性,水滴在涂层表面不易浸润、散开或渗透。此外,硅丙乳液PH值为6~7,呈中性,无毒无味,环保安全,它的水溶性及与土壤的可融性,决定其在施工中便于操作。鉴于它具有耐热、耐紫外光、耐水性、及优异的粘结性,我们选用了硅丙乳液作为古车的加固保护剂,实践证明是安全有效可靠的。

2、硅丙乳液的微粒观察与分析

我们对硅丙乳液作透射电镜观察,具体方法:在100ml锥形瓶内放入适量1.5%磷鸨酸染液,加入适量硅丙乳液,摇匀后常温下放置30分钟,再经超声处理3分钟,用环套法滴入覆有支持膜的钢网上。在电镜下可观察到大小不等的圆形小颗粒(图6-图7),表明硅丙乳液是一种含有微粒结构的多相胶态高分子材料。这种微粒分散性好,颗粒电子密度低,粒径大小相近,无凝集成团现象,此相表明乳液有较高的稳定性和综合性能。同时表明硅氧烷有机树脂共聚体系中,存在既分离又连接的聚硅氧烷相与有机聚合物相,改性硅树脂的许多特性正是与这个微观多相胶态粒子结构有关。

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这种颗粒性保护剂的特点或作用在于可填充附着微小空间、裂隙及表面,使其形成一种屏障,隔离外界各种有害因素的影响,从而起到保护的作用。这种微观多相胶态粒子结构干燥时形成的不溶性立体网络状结构,正是其良好的粘结性的反应。此外,硅氧烷分子间的作用力较弱,间隔较大,即高分子体系的自由体积大,因而湿气透过率大于一般有机树脂,有利于小分子气体通过,因此它既可防止水分子从外进入,又不抑制内部形成潮气的向外排出,即既具有拒水性、又保持有透气性。

3、硅丙乳液在古车保护中的试验研究

经检测车马坑土壤的主要无机盐各离子量都不超过0.06%(见土壤成分检测),全盐含量为0.196%。这些无机盐是由金属离子和酸根离子组成不含碳的化合物,也称为无机化合物,依组成成分的不同,可以和分为正盐、酸式盐和碱式盐。而硅丙乳液是由有机硅氧烷和丙烯酸共聚成的高分子有机化合物,它们同无机化合物盐类的不同在于这些都是含碳化合物,分子量大,种类多,结构较复杂,加热时易碳化,易燃烧。无机盐可与某些金属起化学反应,也可同酸、碱或与另一种盐起化学反应,而在常温常压下一般不会与含碳的有机化合物起化学反应。因此,在车马坑土壤中使用硅丙乳液这一类高分子聚合物保护剂是安全有效的。此外,硅丙乳液的PH值为中性,土壤的PH值为弱碱性,即使在酸碱度综合上有所影响,也不会降低保护材料的性能。相反硅丙所具有的优异的粘结性和耐紫外光线、耐热、抗氧化以及耐水性被得到了很好的利用。特别是它优异的粘结性,大大增强了土壤或土质文物的强度;它的耐光、耐水、耐氧化以及透气性,有利于文物的长期保护;试验和实际操作表明它的水溶性和它不改变土壤颜色的特点,极大地方便了保护土质文物的施工操作,可以说硅丙乳液与土质文物的结合是一种完美的结合。

(1)硅丙乳祀件马壤物J涸与强化轉由于车身结构的疏密与部位的不同,以及支撑土的密实程度的不同,其自身强度也不同,我们需采取不同的加固措施。经分析研究我们确定,对车体与支撑土施以表面喷涂保护材料称为加固;表面喷涂再加以内部注射称为强化。为此,以下试验是以回填土凝聚的大土块制作的试块、散坑土制作的试块和在坑土中拌入硅丙乳液制作的试块三个系列来进行。它们分别以不同配比的硅丙乳液对每组(一组六块)试压块施以表面喷涂与内部注射处理后,打压测出每组的平均强度值。然后将平均值数据,对比基准强度值,来选定或确定硅丙乳液的配比。

①回填土土块的强度试验

取箱中埋葬回填土大土块,磨制成70.7 mm3的试压块,以硅丙乳液:水,按1:2、1:3、1:4比例,在试块表面喷涂三次为准;强化者再打眼注入硅丙乳液以基本均匀为准,压力试验结果:

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坑内0.66Mpa的基本强度是比较低的,我们确定把人为增加的强度控制在0.9Mpa这个基准强度值左右。根据试验数据分析,在加固状态下选1•-2比例的强度值1.08Mpa大于0.9Mpa,而选1:4的比例的强度值0.76 Mpa又感觉低一些,因此我们选择了1:3的比例,强度值0.84Mpa作为修复中喷涂的配比基准比例。强化试验数据表明:经过强化的试块的强度还不如非强化试块的强度,这说明在车马坑支撑土上打眼注射硅丙乳液的处理方法,会对土壤的结构或密实度有一定的影响,应降低影响或慎重运用。

②散土制作试块的强度试验

在修复中经常会遇到残缺部位补土和接缝的现象,其强度的把握也是我们需要了解和掌握的,因此要做补土的强度试验。具体方法是取箱中土加水少许成潮湿状态,手握能成团为准,用钢模具制成70.7 mm3的试压块,干燥后,以硅丙乳液:水,仍按1:2、1:3、1:4比例做喷涂三次的加固与强化处理后,再做压力试验。为提高试压的可靠性,做到放心有把握,我们分别做两次试验,压力试验数据见下表。

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试验结果表明,试块I与试块II两次试压的强度数据都基本能随硅丙乳液比例的加大呈阶梯状增加,然而两次试压结果差距较大,经分析原因是因制作试块的操作方法不同所致。试块I是初期操作过分追求密实度,追求强度的结果;试块n的试验属于正常操作完成,它的操作比较符合实际,其强度数据也接近基准强度。因此,我们在修复中注意了操作方法,即适度、不过分重压的操作做法。从试块II的结果中我们确定对散土的加固采用1:3,强度值为0.88Mpa的配比。此外,从表中试块I与试块口的试验结果我们又看出,打眼强化的处理方法对散土制作的试块强度也有一定的影响。我们从下面的柱状图可以更明确直观地看出,打眼强化处理对强度的影响,它说明打眼强化对土壤结构和强度的均匀度都有一定的影响。因此,我们修复工作中尽可能不使用此保护措施。

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③土壤中拌入硅丙乳液的强度试验

根据《车马坑保护修复方案》,车舆拆箱加钢底座需进行垫土软操作。为增加垫土层的强度,以及考虑车马坑切割缝等的修补的强度问题,需要在土壤中拌入硅丙。那么,确定拌入硅丙的比例,了解拌入硅丙后土壤的强度是该项试验的目的。我们以每立方米土掺入2L、3L、4L、5L、10L、15L的硅丙乳液,分别做若干个比例的试验,其试压结果见下表。

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以上试验数据和图示表明,随着掺入硅丙量的增加,其强度也进一步增加。但前三组和后三组有明显的差距,这说明存在操作上的差距。考虑到古车切块下垫土层要有一个好的强度承重,在加钢底座的软操作上,我们选择了1:10L,强度值为1.8Mpa作为拌入硅丙作业的配比比例。其它部位的拌入配比,如车体部位的修补我们以1:5L,强度值为1.5Mpa为准。因车体的强度本身就低于坑内土壤的强度,理性分析,让其稍大一些会接近了0.9Mpa的基准强度的。

2、硅丙乳液的耐水性试验

将70.7 mm3的试块做如下4项耐水试验:

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试验说明无论喷涂和拌入硅丙都能使土壤的耐水性有显著提高。

3、车马坑土壤试块密度的电镜观察:

(1)素土试块观察:观察显示,土块样品形貌大部分为多边形片状或叠片状结构,颗粒大小不均,表面粗糙程度不一,彼此粘结不实,镶嵌组合松散,颗粒间距较大,这种结构的土块刚度及抗压能力差,当它受到力的作用时,因各种成分、因素的变形特性不同,会造成面部承受压力的能力下降,特别是压力超过小颗粒的强度,它将会率先受到破坏,导致土块力学性能降低(图10~图11)。

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(2)拌入硅丙的试块:观察结果表明,土块颗粒间彼此粘结较好,颗粒间距缩小,结构较致密,形成一个整体结构,加强了土块的刚性及提高了受力后的力学性能。当土块受力作用时,各处应力比较平均,从而提高了土块的抗压能力。(图12~图13)

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(3)喷涂硅丙的试块:结果显示,土块表面被覆一层均质结构的保护层,其电子密度不高,反差中等。土块颗粒被保护液粘结,表面稍显不平,边缘模糊。这种保护层使土块具有耐气候性、耐水性,具有良好的耐酸碱和耐潮湿性。(图14~图15)

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(二)B72树脂保护剂

1、B72的成分与性质

B72树脂是由甲基丙烯酸酯类与丙烯酸酯类共聚而成的丙烯酸树脂。固体呈白色透明状结构,具有溶于多种有机溶剂的性能。它是一个稳定耐老化的高分子材料,一般用作表面封护与材料加固。丙烯酸酯是丙烯酸树脂中主要组成成分,制备丙烯酸树脂的方法是将丙烯酸酯在溶液中共聚成粘稠状聚丙烯酸酯,其分子结构式如下:

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一般丙烯酸酯类由丙烯酸直接酯化或通过酯交换方法制备丙烯酸高分子聚合物。丙烯酸酯类单体可在一定条件下通过共聚化学反应,由较小分子互相结合成为大分子的过程制备成不同性能的丙烯酸树脂或聚丙烯酸。其主链是由饱和的C-C键

组成,c_c键较短,具有较高的键能。这是因为主体元素C在周期表中占有一个独特的位置。它处于第二周期中心,最外层有4个价电子,当C-C以共价键方式结合时,两个碳原子外层获得电子的程度都一样,都不能把对方的电子夺取过来,没有孤电子对存在。全部价电子均参与成键,因而c_c键间没有价电子的排斥或吸引作用,从而使双方最外层都达到稳定结构,表明碳原子之间相互结合能力特别强。因此,丙烯酸树脂是以共价键相连的以碳链为主链形成的聚合物,化学性能稳定,对水的亲和力很小,可有效地防止水和其它污染物的进入。同时有很强的耐酸、耐碱和抗氧化作用。由于c_c主链骨架的渗透作用和双键液基或梭基衍生物对被保护物的亲和作用,在被保护材料微孔内形成保护层,既有效地防止水和多种污染物的进入,又保持良好的透气性,避免了湿气滞留在基层内部造成的各种病变。因此,在车马坑文物保护中可适量使用。

2、 B72的微粒观察与分析

将B72丙烯酸树脂白色固体溶解在丙酮中,制备成一定浓度的丙烯酸液体,在常温下用环套法将B72丙酮溶液滴放在粘有支持膜的铜网上,待自然干燥后,用1.5%磷鸨酸染液在石蜡盘中负染15分钟,再进行电镜观察。在电镜下我们观察到圆形颗粒,其大小不均、颗粒分散、电子密度很低,不发生相互融合粘连,是一种无团聚的聚合乳胶微粒(图17~图18)。这种微颗粒同样可以填充被保护文物的孔隙并覆上一层树脂薄膜,隔离大气污染物对文物的损害。它在古车的保护使用上也应是安全有效的。

3、 B72保护材料在古车保护中的使用分析

(1)B72的强度试验:具体方法:取坑土喷水使其潮湿,手能握成团为准,用钢模具制成70.7 mm,试压块,干燥后喷以含量为2-4%的B72保护剂三次,经检测,其测压强度在1.4-1.7 Mpa之间,完全能满足使用强度的要求。为使其强度靠近车马坑土壤的基准强度值,我们选择2%,强度为1.4Mpa的配比。由于车体的强度低于0.66 Mpa,我们用2%的B72,使车体强度得到了加强。根据需要有时也将配比降至1%使用。

(2)B72的色度试验:在B72保护材料的试验中我们发现,在黄土试块上每喷一次B72保护剂,试块的颜色就增加一成,喷涂得越多,颜色变得越深。这说明B72会加深被涂材料的颜色。因此,我们对其要谨慎使用。

以上试验说明B72树脂是一个能够增加强度的很好的保护材料,但它必须在干燥的被涂物上使用,否则使用效果不佳。针对其使用后会加深被涂物颜色的特点,在车马坑的保护修复中,我们对B72的使用,主要是在完全修复的车体上使用。车体本身有一层颜色,喷涂B72后,随车体颜色的加深,有利于车体与支撑土区别开来。

五、车马坑古车的技术修复与保护

为使车马坑箱体的修复和搬运方便,修复前我们在修复大厅内安装了起重量为三吨的能纵横运行的天车,并在修复大厅地面做了找平层,以使切块接缝平整。根据方案我们在古车修复保护中,实施了如下工序:

1、 清理车体木箱

古车的车体切块共35箱。清理箱子的目的:①根据发掘现场所绘制图纸的切割装箱编号,核对检查箱子编号是否齐全,箱体是否完整。②开箱清除箱内覆盖的稻草、浮土。③检查箱内车体有无开裂,箱内填充土是否饱满,并把检查情况详细登记。④检查完后重新盖上箱盖,重新加固,拧紧保母,保证在搬动起吊时万无一失。

2、 地面画放大样

画放大样是根据发掘现场所绘制的车马坑平面俯视图纸,在修复场地地面上画1:1大样。画放大样只是画车底的轮廓或基本车形。放大样的作用一是为确定车体摆放的准确位置,二是确定制作古车钢底板的尺寸和形状。画线时要结合发掘现场所拍照片,充分考虑车体前后左右的衔接与倾斜角度,力求画线准确。

3、 制作钢托板

车马坑文物加托板、托架是为有利于再次搬迁。古车的钢托板我们是用国标100mm的槽钢、60mm的角钢和10mm厚的钢板焊接制成。每辆车分成三块制作,车身一块,两车轮各一块。托板腿高50mm,整体高110mm。制作时根据地面放大样的尺寸确定出每块托板尺寸和形状。每块托板紧密相靠,不留空当。因两排车轮之间轮毂车轴有相互交错现象,所以整个钢托板层形成了相互咬合的情况。车轮的托板上还焊有车轮支撑架和轮毂托架,以防止车轮/顷倒和撑托车毂。托板制作完成后经过除锈处理,然后刷防锈漆三遍。

4、 夯调节土层

增加调节土层是在钢托板上夯一个垫土层,它的作用一是调节掌握车体的高度;二是将箱体吊上钢托板后有利于箱体底板的抽出。夯调节土层的具体做法是将每立方拌有10升硅丙的坑土填入钢托板内夯实而成。调节土层的厚度是根据车体上标的水平高点和车体在箱中高低的情况来分析确定的,车轮和舆体在箱内的高低情况不同,因此每块托板上的调节土厚度也不同。在整个古车修复过程中,48块托板的调节土层厚度均在6-15cm之间。对于较厚的调节土层我们采取了围板夯筑的方法。

5、 确定基准高度及水平线

在车轮的一侧,考古发掘人员都设定有水平高点,它是用以确定所有车水平高度的点。确定基准高度就是确定地面到车体水平点的高度。根据实际情况,基准高度是钢托板的厚度加调节夯土层的厚度,再加箱子底部到车体上水平高点的高度。在确定基准高度中确定第一个高度非常重要,而其中确定调节土层的厚度又非常关键。在确定第一个高点时,调节层厚度的确定最主要是要全面考虑,保证以后所有箱体的底板能够抽出,以后调节层厚度的确定主要是要使所有的车体高点与水平线保持一致。经整体检查箱内情况和综合推算分析,我们研究确定本项修复第一个车轮调节土的厚度为Hcmo我们将基准高度点水平延伸至修复场地的四壁,设定水平线。有了水平基线的参考,就可准确把握车体的整体高度,方便整个车马坑修复工作。

6、 吊木箱上托板

在钢托板上夯好调节土层后,将箱内车体的水平高点水平移至箱外,用天车将木箱吊上托板,检查箱外高点与水平线是否一致,如高度有误差就重新起吊,增减调节土。经反复起吊,直到高度准确。然后检查车体在托板上的位置、车体与钢托板前后左右的尺寸,检查准确后,就可抽箱子底板、拆箱。对车舆箱体的吊装以车的轴心相对接为准,对另一侧车轮箱体的吊装也以轴心相对接为准。对车轮、车舆倾斜角度的控制,依据发掘切割现场水平扣箱的情况,以放平箱子为准。个别车舆被切成两块,对其需进行对接茬口的吊装。

7、 抽木箱底板与拆箱

吊放木箱完成之后,开始抽木箱底板。具体操作方法:从两边抽板,先在一侧抽出一块后,回填捣实;再抽另一侧的一块,同样用1:10比例的拌有硅丙的坑土回填捣实。中间的抽一块,回填捣实一块,依次类推,直至把底板全部抽完。在检查车体切块确实安放平稳后,拆除箱子四围木板。拆除箱子时要特别注意车体的安全,尤其对车轮要进行支护,防止倾倒;我们对有开裂情况的车体采取了绑扎和晚拆箱的措施。拆箱后要及时清除填充土,及时对切块下部进行补土。

8、 套箱分割

在35箱切割块中5箱是有车舆和车轮或车轮和车轮连在一起的状况,因此需要对其进行套箱切割的分离,以实现一车分三块的原则。具体做法是:用自制铲刀在车体缝隙中将其铲断,将焊好的钢板箱套上,插入底板,箱内填土稳定所切之块,然后用天车上吊将其取下拼接至原车体之上。切块分割是一个非常有难度的工序,因夹缝中夹杂着大小不等的石块,它既不能碰坏车体结构,又不能切成碎块,还不能让其塌落,因此我们在分割中格外精心,想了许多的办法。分别用了铲刀、钢锯、电钻、电焊等工具和手段。

9、技术修复与保护处理

技术修复与保护处理是一道比较精细而难度较大的工序。经深入的实践摸索总结,我们实施了以下六项具体技术修复措施:

(1)切割块的补土

拆箱后,车体切块在钢托板上与托板的边缘有一定的差距,要将四边的四个面垂直修补平整,使切块与钢托板形成一个整体。具体做法:在切割块表面喷1:3的硅丙乳液,然后用拌有硅丙乳液的坑土,将切块四个立面包括切割形成的残缺面夯实补平,使切割块靠在一起不留间隙。夯土的湿度,以手能握成团为准。立面的补平高度依据车体的不同部位和所确定的裸露程度而定。在两排车的外侧我们让车轮全部裸露.内侧离地550mm以上全部裸露。

(2)灌注裂缝和接缝

先用容量2升,喷咀口径05mm的喷壶将1:3的硅丙乳液喷入裂缝,然后用拌有1:3硅丙乳液的细土泥浆反复灌入裂缝,直至其干后再没有裂隙。对10mm以上的缝隙灌注时,要在裂缝外进行了封堵,然后进行灌注。在灌缝晾干过程中要进行挤压、填补,直至干燥看不出接缝。切割造成的损伤和接缝一般都比较宽大,对此我们采取的办法是能灌注就灌注,不能灌注的就采取用拌入硅丙的坑土进行夯筑的方法。对于车轮轮毂的支撑问题,我们采取了夯筑支撑台,将其夯成梯形形状,然后将轮毂拼接在梯台上,灌缝衔接。

(3)清理车体

在发掘现场受时间所限,对车体的清理程度有限。在完成对切块底部的补土后,我们选择了在考古工地对清土十分有经验的人员对车体进行细致清理,清理时特别要求注意对车身结构或木条关系的观察,尤其注意漆皮、皮绑扎绳及骨管串件的保护。对土质较硬的部位釆取了局部喷水法,让土壤潮湿软化后再进行剔除,此方法一有利于在潮湿状态下观察土壤颜色,二避免了清理工作对车身造成的伤害。深度清理使古车的轮廓更加清晰,木条结构更加清楚,有利于古车的修复。

(4)加固车体与支撑土

加固措施一是分别用B72保护剂和硅丙乳液对车体和支撑土进行表面喷涂的加固,经试验B72和硅丙乳液的表面渗透深度一般在3-5mmo二是用补土的办法进行必要支撑的加固。在切割块完成灌缝和车体清理并干燥后,我们用含量为1%的B72对车体表面喷涂1次;用1:3的硅丙乳液对整个支撑土表面喷涂2次。表面喷涂不但起到加固作用,而且也为下一步的修补打好基础。对支撑土有残缺,达不到支撑效果的,我们用拌有硅丙乳液的坑土进行了修补。对个别土质疏松(曾有冻伤),强度不好的部位进行了土壤内部的强化注射。具体做法是用注射器将1:3的硅丙乳液均匀地注射进土壤中,从而起到强化的作用,扎孔密度视情况而定。

(5)修补车体

经过加固,车体切块表面被固定并有了一定的强度,然后就可进行车体修补。我们修补的具体原贝IJ是适度修复,适当保存残缺。对于由缺损影响到支撑受力的要予以修补;对于影响到整体结构关系的要予以修补。具体做法:将坑土过筛成细土,用1:3的硅丙乳液调制成软土,视所补部位具体情况进行修复。对车舆木条的断裂缝进行灌注,对其残缺部位进行适度修补。修补后要及时通过喷水、压纹、撒干土等方法去除人工痕迹,让其与车身融为一体。对轮牙、辐条的修复,釆取在模具中成形、涂刷漆片、斑驳化处理,然后进行镶嵌式修补。对精细部位——木条的绑扎情况也进行有根据的精细修补。对车辕进行车体切块与马骨切块的对接修与补塑形。修补完成并干燥后,对其要进行补漆和喷涂1%的B72保护剂2次,以增加强度与颜色。

(6)补漆皮

修补的部位完全干燥后,用酒精稀释漆片作为漆料,对车体用毛笔蘸以补漆,修补涂抹厚度视现实情况而定,补定后在表面撒些尘土做旧,以增加土锈感。待漆皮干燥后,用1%的B72保护剂对修补部位进行补喷加固,喷涂次数视颜色而定。

10、吊装合拢

在车舆、车轮分体修复完成后,按车舆与车轮、车与车之间的关系将其一块块吊装压放在地面放大图样上。然后用细土将衔接缝隙覆盖,使其形成一个整体。本项技术修复,35箱古车切割块,16辆古车经过工程式处理和修复被制做成48个分块,吊装合拢后呈长方形,总长11.06米,总宽5.56米。

(作者:太原市博物馆)

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