古建筑木構(gòu)件原位加固防腐分析

1、    古建筑木構(gòu)件原位加固防腐分析    林劍清摘要：作為一種不可再生的文化遺產(chǎn)，古代建筑作為一種載體能夠有效地傳承和認(rèn)知文明。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和形式是我國古建筑聞名的主要特點(diǎn)，木質(zhì)構(gòu)件則是我國很多國代建筑的主要結(jié)構(gòu)。作為一種植物性材料，木材有著十分明顯的生物特性，在經(jīng)歷成百上千年歷史的打磨下，木材會受到化學(xué)因素、物理因素、生物因素等多種外部因素影響，微生物會在適宜的溫度以及濕度條件下迅速的發(fā)展，腐朽或者是蟲蛀就會出現(xiàn)在木構(gòu)件中，進(jìn)而導(dǎo)致木材物理力性逐漸的縮減，最終形成古建筑木結(jié)構(gòu)的殘損和物理力學(xué)的破壞，若不對其進(jìn)行有效的加固或者是防腐處理并將直接影響到木結(jié)

2、構(gòu)的壽命。因此，怎樣將古建筑木結(jié)構(gòu)這種危機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化改善，將不破壞木結(jié)構(gòu)的木質(zhì)特性作為基本的原則，并在此基礎(chǔ)上提升木結(jié)構(gòu)的壽命，已經(jīng)成為當(dāng)下文物保護(hù)行業(yè)的首要任務(wù)。本文就針對南方粵西地方的實(shí)際情況對古建筑木構(gòu)件原位加固防腐技術(shù)做出探究，以望引起重視。關(guān)鍵詞：古建筑;木結(jié)構(gòu);原位加固防腐一、前言由于古建筑木構(gòu)件模材料的變化與木結(jié)構(gòu)古建筑的壽命有著直接的關(guān)聯(lián)，其能夠?qū)δ窘Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度產(chǎn)生至關(guān)重要的影響1。能夠造成古建筑木構(gòu)件木材材性出現(xiàn)變化的原因多種多樣，其中生物和微生物的破壞、酸性有害物質(zhì)以及污染物的覆蓋侵蝕;環(huán)境中的灰塵以及自然老化等都能是造成古建筑木結(jié)構(gòu)木材材性降低的重要原因，而其中低古建筑

3、木構(gòu)建材質(zhì)破壞最為嚴(yán)重的原因就是生物和微生物。因此，要真正實(shí)現(xiàn)對古建筑木構(gòu)件的原位防腐加固保護(hù)，則應(yīng)當(dāng)改進(jìn)古建筑木材的材質(zhì)，針對生物以及微生物對木材材質(zhì)破壞的原因進(jìn)行深入的分析，以此來研究古建筑木構(gòu)件原位加固防腐技術(shù)。由于當(dāng)下科學(xué)技術(shù)在不斷地進(jìn)步，人們在發(fā)現(xiàn)保持木材原有紋理質(zhì)樸自然等木性的前提下，結(jié)合一系列的化學(xué)以及物理處理方式，經(jīng)過改善之后的古建筑木構(gòu)件材質(zhì)具備克服傳統(tǒng)木材易變色、防腐防蟲性能差、易燃、各向異性、尺寸穩(wěn)定性差以及干縮濕脹等缺點(diǎn)，促使古建筑木構(gòu)件的壽命得以延長，有效的保護(hù)和修復(fù)了珍貴的現(xiàn)存古建筑木構(gòu)件。二、南方粵西工作的地域病蟲害粵西是指我國廣東省西部地區(qū)的簡稱，此處我國熱帶和

4、南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，粵西地區(qū)有著充足的光照和溫暖的氣候，更憑借粵西地區(qū)獨(dú)特的古建筑成為人們旅游度假的圣地2。由于粵西地區(qū)自然條件得天獨(dú)厚，因此為植物生長提供了便利的條件，粵西地區(qū)的古建筑中，木構(gòu)件是主要內(nèi)容之一，各式各樣的木構(gòu)件為古建筑的審美品位的提升做出了巨大的貢獻(xiàn)，例如粵西地區(qū)宋元使其木構(gòu)古建筑的瑰寶“梅庵，始建于北宋至道二年（996），為古端州名剎，也是嶺南地區(qū)最為古老的木構(gòu)建筑，其梁架、斗拱均保留了宋代建筑的風(fēng)格，為嶺南僅有的宋代遺構(gòu)，故有“千年古庵，國之瑰寶”的美譽(yù)”“德慶學(xué)宮大成殿，結(jié)構(gòu)采用"四柱不頂"的獨(dú)特形式以滿足建筑物防災(zāi)的要求，其大成殿，對研究我國宋

5、、元建筑史有重要意義，是嶺南元代木構(gòu)建筑的瑰寶”“高要學(xué)宮大成殿，全殿豎36根大楠木柱，微側(cè)腳，柱礎(chǔ)為石質(zhì)花籃形。柱頂為斗拱結(jié)構(gòu)，上檐斗拱24組，下檐斗拱32組。下檐正立面除各柱頭置斗拱外，正間置鋪?zhàn)鞫饭?組，次間置鋪?zhàn)鞫饭?組。斗拱用足材，外出三跳六鋪?zhàn)?，單抄三下昂。殿宇高大莊嚴(yán)，雕梁畫棟，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是廣東保存較好的明代學(xué)宮建筑藝術(shù)珍品”，其一精美的木構(gòu)件設(shè)計每年都吸引了大量的游客前來參觀。但對于粵西地區(qū)的古建筑來說，由于其大部分是采用木質(zhì)構(gòu)件進(jìn)行建造，以為木材有著極大的加工便利性，再結(jié)合粵西地區(qū)的得天獨(dú)厚的天然優(yōu)勢，木材構(gòu)建成為最古老的建筑材料之一3。作為一種植物性原料，木材的生物特性十分

6、明顯，這在某種程度上也是木材構(gòu)建的一種不足，木材室友木質(zhì)素、半纖維素以及各種纖維素共同組成了木材，因此粵西地區(qū)古建筑中的木材在經(jīng)歷了成百上千年的歷史之后，由于身處地區(qū)的化學(xué)、物理、生物等環(huán)境因素的影響，產(chǎn)生蟲蛀和腐朽的情況更加難以避免，在機(jī)上粵西地區(qū)氣候溫暖、降水充足、日照充足等環(huán)境因素，這更為物生物的快速繁殖提供了極大的便利。由于古建筑木構(gòu)件出現(xiàn)了蟲蛀以及腐朽的情況，最終導(dǎo)致木結(jié)構(gòu)的殘損以及物理力學(xué)性能的降低，最終形成嚴(yán)重的木結(jié)構(gòu)損毀，影響了古建筑木結(jié)構(gòu)的壽命。因此，古建筑的壽命在某種程度上與古建筑木構(gòu)建的木材材性的變化有著緊密的聯(lián)系，是一種能夠直接影響木結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的內(nèi)在因素。三、需要進(jìn)行原位

7、加固防腐古建筑的范圍第一，需要對一些使用不當(dāng)、使用年限過長并且沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)男蘩怼⒐沤ㄖ窘Y(jié)構(gòu)自身存在一定程度損傷或者破壞、現(xiàn)階段的功能需求以及安全系數(shù)難以達(dá)到要求的情況下需要進(jìn)行鑒定以及加固仿佛修復(fù)處理;第二，古建木結(jié)構(gòu)程由于遭受一些事故以及災(zāi)難性的損毀，需要根據(jù)古建筑木構(gòu)件的實(shí)際情況對其進(jìn)行加固修復(fù)處理，例如火災(zāi)、爆炸以及地震等情況造成的損傷;第三，一些重要性的古建筑木構(gòu)件需要進(jìn)行一些適當(dāng)?shù)目拐鸺庸烫幚韺ζ溥M(jìn)行有效的保護(hù);第四，一些使用時間過長需要根據(jù)使用需求進(jìn)行加層、擴(kuò)建以及改建的古建筑物，需要對古建筑的原有木結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的抗震加固仿佛修復(fù)處理;第五，一些古建筑木構(gòu)件進(jìn)行維修的過程中，對

8、古建筑原有木結(jié)構(gòu)進(jìn)行了中的改變進(jìn)而導(dǎo)致古建筑木結(jié)構(gòu)的體系受力結(jié)構(gòu)改變，則需要根據(jù)情況對原有木結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理;第六，古建筑木結(jié)構(gòu)經(jīng)過成百上千年的使用，木構(gòu)件出現(xiàn)了腐蝕情況，需要根據(jù)實(shí)際情況針對木結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐處理;第七，古建筑木結(jié)構(gòu)收到了嚴(yán)重的病蟲害侵蝕，對古建筑木結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及輕度的特性產(chǎn)生影響的情況下應(yīng)當(dāng)進(jìn)行原位加固防腐處理。（一）古建筑木結(jié)構(gòu)病害類型1.自然老化由于古建筑木構(gòu)件長期的暴露在自然環(huán)境中，能夠?qū)е履静谋砻胬匣脑蚨喾N多樣4。其中化學(xué)和物理原因是最為主要的兩個原因。首先是因?yàn)楣沤ㄖ緲?gòu)件長期受到陽光照射以及雨水的淋溶等，其次空氣中污染物、有害氣體、灰塵以及大氣條件都能夠?qū)沤?/p>

9、筑木構(gòu)件的強(qiáng)度、密度以及使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。木材自然老化之后，一般原來材質(zhì)顏色較深的木材會逐漸變得很淺或者很淡，經(jīng)過長年累月的自然老化木材表面會出現(xiàn)一層十分民新概念的灰白色，不進(jìn)行及時的處理還會造成木材變得暗淡粗糙，甚至出現(xiàn)裂紋。2.生物破壞對于古建筑木構(gòu)件而言，生物敗壞是對其自身產(chǎn)生影響最為嚴(yán)重的一種因素，生物敗壞又可以細(xì)分為菌類和蟲類兩大類。古建筑木結(jié)構(gòu)經(jīng)常會出現(xiàn)蟲蛀，木材害蟲種類繁多，主要涉及有膜翅目、等翅目以及鞘翅目等，這些昆蟲都會在木構(gòu)件上蝕出蟲孔，而這些蟲孔通常都會對古建筑木構(gòu)建的強(qiáng)度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。3.人為破壞現(xiàn)如今古建筑發(fā)展中，對其破壞的現(xiàn)象越發(fā)嚴(yán)重，如在古建筑上刻字，涂抹

10、等現(xiàn)象，甚至對古建筑木結(jié)構(gòu)造成了直接的損壞5。作為歷史文化遺產(chǎn)豐富的一種古典建筑，在城市化發(fā)展中逐步淡化。以現(xiàn)代角度恢復(fù)原貌，不僅神韻無法達(dá)到以往的狀態(tài)，使城市文化底蘊(yùn)蕩然無存，還無法滿足人們對古典文化的向往，尤其對古建筑進(jìn)行破壞，說明保護(hù)機(jī)制沒能良好地形成，造成被利用和破壞，使得城市發(fā)展品位逐漸減少。（二）古建筑木構(gòu)件原位加固防腐處理1.古建筑木結(jié)構(gòu)的加固處理古建筑結(jié)構(gòu)中，主要材料采用傳統(tǒng)磚瓦與木材，在表現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)中，主要采用木構(gòu)造，在框架體用使用基礎(chǔ)上，采用柱網(wǎng)平面格局，在整體應(yīng)用結(jié)構(gòu)體系中，建筑方式還可以采用井干式、穿斗式、抬梁式等6。其中疊梁式和穿斗式在現(xiàn)今存留的古建筑中最多應(yīng)用，景干

11、事主要用于官辦建筑，在民用建筑中應(yīng)用較少，在古代建筑藝術(shù)結(jié)構(gòu)中，井干式，穿斗式，抬梁式和建筑藝術(shù)相互吻合。木結(jié)構(gòu)中形成整體藝術(shù)性與客觀性主要運(yùn)用雕刻一些植物和動物等形狀。通過運(yùn)用藝術(shù)展現(xiàn)靈活性藝術(shù)要素?，F(xiàn)如今框架結(jié)構(gòu)模式與木結(jié)構(gòu)類似，將伸縮范圍進(jìn)行保留， 使地震對木結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響隨之減小。在古建筑結(jié)構(gòu)上，建筑物立、平等布置會產(chǎn)生規(guī)則和對稱結(jié)構(gòu)形式，從而使木結(jié)構(gòu)剛度能夠均勻變化。對古建筑木構(gòu)件加固是為了能夠加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)自身的牢固性，恢復(fù)并且提高古建筑木構(gòu)件承載能力以及抗震能力的一種加固方式。增強(qiáng)自身加固法主要適用于修補(bǔ)古建筑木構(gòu)件的裂縫，在應(yīng)用的過程中具體有壓力灌注環(huán)氧樹脂漿加固法以及鐵把鋸加固

12、法。所謂的鐵把鋸加固法就是針對古建筑木構(gòu)件的裂縫，通過鐵把鋸將木構(gòu)件折彎成直徑6毫米構(gòu)件，其長度應(yīng)當(dāng)超過古建筑木構(gòu)件縫隙兩側(cè)并大于200毫米，通過這種方式來加固古建筑木構(gòu)件的裂縫提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性以及牢固性。外包加固法，外包加固法是指在古建筑木構(gòu)件外面增設(shè)強(qiáng)化層，保障建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力能夠得到提升，并且同時提升古建筑木構(gòu)件的整體性以及變形能力。外包加固法對于一些古建筑木構(gòu)件破壞嚴(yán)重并且要求較高的古建筑木構(gòu)件而言有著良好的適用性。鋼構(gòu)件網(wǎng)籠加固法，這種加固方法適用于古建筑木構(gòu)件，施工作業(yè)過程尤為方便，但是在應(yīng)用這種方式的過程中需要適當(dāng)?shù)夭扇∫恍┓冷P措施，古建筑中有害氣體侵蝕并且濕度較高的情況下

13、不宜使用這種加固方式。這種方法能夠在原有木構(gòu)件以外適當(dāng)?shù)卦黾右恍┬碌臉?gòu)件來提升古建筑木構(gòu)件的抗震能力、整體性以及變形能力。增設(shè)構(gòu)件法，在應(yīng)用這種方法對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的過程中，有關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)考量增設(shè)構(gòu)件之后對原有古建筑木構(gòu)件的影響。對增設(shè)構(gòu)件加固法進(jìn)行細(xì)分可以分為：增設(shè)墻體加固法，當(dāng)抗震橫墻之間的距離超過規(guī)定值的情況下，或者建筑墻體結(jié)構(gòu)承載力嚴(yán)重不足的情況下，使用這種方式有著良好的效果，可以適當(dāng)?shù)乜紤]增設(shè)砌體墻以及新的木構(gòu)件;增設(shè)柱子加固法，在古建筑木構(gòu)件中適當(dāng)?shù)脑O(shè)置一些外加柱能夠提升建筑結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震承載力差別較小的情況下，可以在建筑結(jié)構(gòu)中增加拉桿、圈梁以及鋼筋混凝土柱

14、等構(gòu)件來對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固;增設(shè)拉桿加固法，這種加固方法多應(yīng)用于受彎構(gòu)件加固的建筑工程中以及縱橫墻鏈接部位的建筑工程加固中，在某種情況下這種加固方式可以代替內(nèi)墻的圈梁。2.病害治理古建筑木構(gòu)件的外觀受木構(gòu)件本體殘缺、收縮開裂、鹽害、微生物以及腐蝕的嚴(yán)重影響，木構(gòu)件的藝術(shù)價值收到了嚴(yán)重的影響。為了充分緩解木構(gòu)件文物病害的進(jìn)一步發(fā)展，保障木構(gòu)件整體耐候能力得以提升，確保木構(gòu)件觀賞以及藝術(shù)價值能夠恢復(fù)并提高，要在科學(xué)保護(hù)的基礎(chǔ)上，將木構(gòu)件文物的整體價值進(jìn)行提升?，F(xiàn)階段已經(jīng)形成了相對成熟的方式能夠?qū)沤ㄖ窘Y(jié)構(gòu)的病害進(jìn)行有效的修復(fù)，值得在西南粵西地區(qū)推廣。首先對木構(gòu)件進(jìn)行除塵作業(yè)，清除古建筑木構(gòu)件上的

15、灰塵與雜質(zhì)，采用化學(xué)防蟲防腐的方式對古建筑木構(gòu)件進(jìn)行處理，隨后將古建筑木構(gòu)件上的霉斑采用手動清除的方式進(jìn)行清除，若古建筑木構(gòu)件中存在局部的病害，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行預(yù)先的加固在對古建筑木結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體性的加固，以此方法能夠有效保障古建筑木構(gòu)件病害情況得到緩解，提升木建筑的強(qiáng)度。在進(jìn)行處理的過程中，要充分參照木構(gòu)件的材質(zhì)大小、損害程度，采取針對性的修復(fù)方式，不但要充分發(fā)揮滅木菌的熊孤傲，還應(yīng)當(dāng)對人為破壞以及環(huán)境損壞的情況進(jìn)行科學(xué)的處理，要充分發(fā)揮藥劑的持久性，提升古建筑木結(jié)構(gòu)的。其次，當(dāng)木材中含水率超過20%的情況更容易發(fā)生微生物降解，粵西地區(qū)多雨潮濕，古建筑木構(gòu)件中的含水率更高，若古建筑木構(gòu)件中含水率超

16、過木材纖維飽和點(diǎn)時，微生物對木材的降解速度將會直線上升，繼而造成木材出現(xiàn)嚴(yán)重的腐朽情況。因此，要充分控制的木構(gòu)件中的含水率，采用防腐防蟲劑對古建筑木構(gòu)件進(jìn)行處理能夠?qū)⒛静闹械暮顾锟刂圃?0%以下，有效避免木材微生物降解的情況發(fā)生。四、結(jié)語總而言之，經(jīng)過大量的研究表明，在對古建筑木構(gòu)件進(jìn)行加固之前，需要進(jìn)行復(fù)核防腐劑涂刷等對古建筑木結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步的防腐處理，去除木構(gòu)件表面上陳舊的霉斑，其不但能夠?yàn)橄乱徊郊庸淘噭┑臐B透處理提供便利，并且在經(jīng)過反復(fù)的加固之后，能夠有效地加固穩(wěn)定防腐劑與木構(gòu)件基質(zhì)，真正實(shí)現(xiàn)無機(jī)復(fù)合材料與木材在分子水平上的原位復(fù)合，古建筑木構(gòu)件原有的優(yōu)良環(huán)境學(xué)特性得到充分的保留，木構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性得到顯著提升，木構(gòu)件的木材性能在進(jìn)過防腐加固處理之后有了十分顯著的改善，強(qiáng)度、密度、木材的增重率、抗流失性、耐候性以及防腐抗菌性都得到了顯著提升。參考文獻(xiàn)：1張艷霞，王彥，張國軍，管志忠.應(yīng)力波和阻抗儀技術(shù)在古建筑木結(jié)構(gòu)檢測中的應(yīng)用j.工程抗震與加固改造，2019，41（1）：145-151+157.2張風(fēng)亮，朱武衛(wèi)，薛建陽，陸建勇，田鵬剛，