表面风化砂岩文物加固处理实探黄辉表面风化是引起砂岩文物产生病害的重要原因之一。
本文拟从砂岩表面风化的机理入手，结合具体案例的开展，对涉及砂岩文物表面风化加固的常见病害常见病害的处理程序、常用材料和处理方法等方面的内容进行系统梳理，以勾勒出砂岩文物表面风化加固处理的合理思路。
自然风化的作用往往促使裸露在环境之中的石质文物出现表面模糊、疏松、破碎等劣变状况的发生发展。
而这样的情况也会直接导致作为石质文物核心信息的表面形象的逐渐消失。
在诸多的石质文物中，砂岩文物由于石材理化性质方面的原因，受到表面风化作用的影响尤为明显。
因此，在涉及砂岩文物的保护修复工作中，风化表面的加固处理也便成为了需要加以考虑的重要环节。
需要指出的是，作为文物保护修复的表面加固工作需要建立起一种全面、系统、科学、有序的思维指导而绝不能孤立地看待。
而这就涉及到了在进行具体的加固砂岩文物的过程中针对具体的表面病害状况进行联系的合理的操作化思考与执行。
对于砂岩类石质文物的表面加固处理，大足宝顶千手观音的保护修复可以说是具有相当的典型性。
另外，在本次千手观音彩绘贴金石质文物专项保护培训中，也接触到了多例具体的砂岩圆雕造像的加固处理。
借由典型案例的具体分析及操作说明，本文开展探讨的主要目的也正是在于对砂岩类石质文物表面风化加固处理的合理思路进行全面梳理。
一、砂岩文物的风化作用（一）石质文物风化作用的一般机理气温的反复变化以及各种气体、水溶液和生物的活动使石刻岩体在结构构造甚至化学成分上逐渐发生变化，使石材由整块变成碎块，由坚硬变得疏松，甚至组成岩石的矿物也发生分解，产生在当时环境下稳定的新矿物。
这种由于湿度、大气、水溶液和生物的作用，使石刻岩体发生物理状态和化学组分变化的过程，称为风化。
一般而言，根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。
物理风化作用也称为机械风化作用，是指岩石因温度变化及岩石空隙中水和盐类物质的物态变化，使石刻岩体发生机械破坏而又不改变其化学成分的过程。
物理风化是一种机械的破坏作用，其结果是使岩石由表及里地变得疏松、碎裂、崩解，形成大小不等、棱角分明的碎屑物。
化学风化作用是指岩石中的矿物成分在氧、二氧化碳以及水的作用下，发生化学分解作用，产生新的物质。
这些物质有的被水溶解，随水流失，有的属不溶解物质残留在原地。
具体而言，化学风化的方式主要包括了溶解作用、水解作用、水化作用以及氧化作用。
生物风化作用是指由于生物的活动而对石刻岩体所产生的破坏作用。
它可分为生物的机械风化作用和生物的化学风化作用两种。
一方面，生物的机械风化作用集中体现为生物的生长生存活动，如植物根系对岩石的切割。
另一方面，生物的化学风化作用主要表现为生物代谢分泌物及死亡后有机体分解物对岩石成分的腐蚀分解。
岩石风化作用与水分和温度密切相关，温度越高，湿度越大，风化作用越强;但在干燥的环境中，主要以物理风化为主，且随着温度的升高物理风化作用逐渐加强；但在湿润的环境中，主要以化学风化作用为主，且随着温度的升高化学风化作用逐渐加强.物理风化主要受温度变化影响，化学风化受温度和水分变化影响都较大。
在自然界中，所有的风化作用往往是同时进行、互相影响、互相促进的，只有在具体情况下，它们才有强弱、主次之分。
（二）砂岩的特性与风化作用在地质学上，我们通常所说的砂岩是一种已固结的碎屑沉积岩。
粒径为0.625—2毫米的砂粒含量占50%以上，其余为基质或胶结物。
砂粒的主要成分为石英，其次为长石、云母、岩屑等。
胶结物的成分有硅质、铁质、钙质。
以SiO2和Al2O3为主，含量在80%以上。
相较于花岗岩、大理岩、石灰岩等其他常见的雕刻用石材而言，砂岩还具有层理构造发育明显、密度及软硬度适中、孔隙率吸水率较高和常常伴生各种盐类次生矿物等特点。
而这样的一些化学物理性质也决定了其是一种相对易于风化的石材。
从上文介绍的风化作用的一般机理中，我们知道，岩石的风化作用主要包括了物理（机械）风化、化学风化和生物风化三种类型。
从物理风化的角度来看，砂岩所具有的层理构造、较为适中的密度硬度、较高的孔隙和吸水率和伴生次生盐类高岭土类矿物的特点有助于物理风化作用的发展：层理构造、密度硬度适中有利于温差作用的持续发展，较高的孔隙和吸水率了对水参与下的冰劈作用以及盐分等的迁移和体积变化等物理破坏作用提供了有利条件。
从化学风化的角度来看，砂岩大多数造岩矿物是硅酸盐，它们较难溶解于水中。
但当水中含酸或碱度较大时，则其溶解硅酸盐矿物的能力显著加大。
温度和压力也能促使矿物的加速溶解。
另外，砂岩中的长石属于强碱弱酸盐类，它经水解作用而形成高岭石、氢氧化钾和二氧化硅，其化学反应式如下：4K[AlSi3O8]+6H2O→Al4[Si4O10][OH]8+8SiO2+4K[OH]（钾长石）（高岭石）其中，氢氧化钾和二氧化硅呈溶液或溶胶状态随水迁移，只有难溶的高岭石呈粉末状残留下来。
再者，砂岩所伴生或在表面积存的盐类等其他矿物所参与的水化作用也会导致砂岩本身化学风化的加剧。
例如，附着在砂岩表面的尘土中常常含有硬石膏（CaSO4）成分。
而硬石膏变为含水石膏（CaSO4·2H2O），其体积要增大30%。
增大体积的过程必然对砂岩的表层结构产生强大的压力。
这些又有利于物理风化作用的进行。
从生物风化的角度来看，砂岩所具有的密度硬度特征、较高的吸水和孔隙率的特征以及营养盐类物质的存在均为生物（尤其是微生物）风化作用提供了一个良好的基础环境。
（三）砂岩文物表面风化的常见病害由于砂岩文物自身易于风化的特性，因此，历史上暴露于自然环境之中的砂岩文物往往都存在着不同程度的表面风化表现。
按照石质文物风化程度标准，砂岩文物的风化程度也可分为5级：1、未风化：刚雕凿完成的砂岩文物，岩质新鲜，未见风化痕迹。
2、微风化：岩体组织结构基本未变，仅沿裂隙面有铁锰质浸染或矿物略有变色有少量风化裂隙。
3、中等风化：组织结构部分破坏，沿岩体裂隙面出现次生矿物，风化裂隙发育。
4、强风化：组织结构已大部分破坏，岩体中的长石、云母已风化为次生矿物，裂隙很发育，突出部位发生破碎掉块。
5、全风化：组织结构已完全破坏，模糊不清，表层呈土状堆积。
随着表面风化作用程度的加剧，砂岩文物表面在物质成分、结构构造、甚至外貌形态上必然会产生一系列不利于文物安全或有损文物外貌的变化，而这样的变化即为砂岩文物的“表面风化病害”。
当然，表面风化病害只是一系裂归因相同的病害统称。
按照以现状描述确定病害名称的一般方法，参照国家文物局颁布的文物保护行业标准《石质文物病害分类与图示》石质文物的表面风化病害又具体包括以下一些病害形式：1、表面粉化剥落――指由于周期性温湿度变化、冻融作用及水盐活动等原因导致的石质文物表面的酥粉剥落现象。
多发生于质地较为疏松的沉积岩类文物表面。
2、表面泛盐――指由于毛细水与可溶盐活动，使得可溶盐在石刻表面富集，并在表面形成可溶盐富集结晶析出的现象。
这类病害在石材质地较为疏松的砂岩、泥灰岩与凝灰岩文物表面较为常见，该类病害与毛细水活动密切相关。
3、表层片状剥落――指由于外力扰动、水盐破坏、温度周期变化等原因导致石质文物表层片状、板块状剥落的现象。
这类病害多发生在岩石纹理较为发达、夹杂较多的沉积岩质地石质文物的表层，且多伴随有表面空鼓起翘现象。
4、鳞片状起翘与剥落――指由于保存环境温差变化较大、易发生融冻现象或曾发生过烟火焚烧的石质文物表面产生的起翘与剥落现象。
5、表面溶蚀——指长期遭受雨水冲刷的石质文物，特别是碳酸盐类质地文物的表面形成的坑窝状或沟槽状溶蚀现象，这类病害易导致石质文物表面纹饰、题刻的消失和破坏。
酸性降雨会导致这一现象的加剧。
6、孔洞状风化――指石质文物表面溶解风化、软质夹杂物溶解脱落，而在石质文物上形成孔洞的风化现象。
对于砂岩类石质文物而言，由于性质差异、赋存环境等因素的影响，以上的六种“表面风化病害”并非一定会在风化进程中依次出现或全部出现，并且各种具体病害的主次关系或严重程度也各不相同，但是从砂岩文物的普遍情况来看，表面粉化剥落、表层片状剥落和鳞片状起翘与剥落，是最为常见的因表面风化而导致的病害形式。
而对这几种形式的表面风化病害的保护修复工作一般均需涉及考虑进行风化表面的加固处理。
二、石质文物加固的基本原则及思路（一）砂岩文物加固的目的砂岩文物风化表面加固是指通过一定的技术、材料的直接干预来辅助提高砂岩文物强度并削弱文物稳定性进一步劣化的可能的保护方法。
在这里，风化表面加固可以说是包括了两个方面的基本要求（目的）：一是提高砂岩文物已经风化破碎、松软的石质表面的机械强度和结构稳定性，二是防止砂岩文物表面尚未风化或风化程度较弱的石质出现进一步的风化。
而这样的两个方面的基本要求，对于包括砂岩文物在内的所有石质文物的加固处理均是具有普遍意义。
（二）砂岩文物加固的原则及基本思路另外，对于所有涉及风化表面加固的石质文物而言，其最为核心的历史信息往往正是存在于风化较重的石材表面，而加固处理操作则是需要直接在石质文物的表面进行。
因此，对于石质文物进行表面加固处理必须慎之又慎。
事实上，石质文物风化表面的加固处理绝非是一项可以完全独立进行的保护修复操作。
要想更好地完成相关的加固处理目标，就必须以一种全面、系统、有序、科学的态度来指导整个表面加固处理工作。
对于石质文物的风化表面加固，其一般是需要遵循以下的一些基本原则：1、最少干预原则——只有在十分必要的情况下，才选择对石质文物进行风化表面的加固处理。
2、准确干预原则——要针对具体的石质文物进行具体的分析研究并筛选出有针对性的保护材料和保护技术并制定相应的加固处理方案。
尽量保障加固处理的有效性和持久性。
3、可持续性原则——所选用的加固技术和加固材料的施用要以不损害后代采用更好的技术、材料进行进一步的加固处理的可能性为前提即是说对加固处理的可逆性和可兼容性的要求。
4、环保安全原则——该技术、材料在使用过程中是环保安全的是与周边环境相协调相适应的。
在这里，还想再一次强调加固处理原则的第一条最少干预原则。
这是一条值得我们在考虑进行砂岩文物表面加固之时反复思考并铭记在心的重要原则。
作为历史长期作用的遗留，砂岩文物表面受到自然风化作用影响在所难免。
而与此同时，在数百年甚至数千年的自然风化作用下，砂岩文物自身的受迫性或适应性的变化及其与周边环境的关系往往十分复杂。
再加上，当前表面加固技术、材料及认识水平上的局限性与适应性问题的存在。
因此，对于砂岩文物风化表面的加固处理若非建立在充分认识与实践的基础之上，则往往很难真正达到加固砂岩文物风化表面的效果（按照上文所述的石质文物表面加固的两个基本要求），甚至时间长了之后由于草率进行的表面加固而出现对于砂岩文物的保护性破坏的情况。