我国的古建筑多为木结构或内部使用大量木材的建筑结构形式,而作为生物材料的木材,在长期的风化及自然界生物的侵害过程中经常会出现腐朽、虫蛀,严重时会危及整体建筑的安全。因此对木结构尤其是承重的木构件进行防腐处理非常的重要。
1 古建筑木材防腐的必要性
1.1 延长古建筑寿命、节约成本
近二十年,中国林业科学院木材工业研究所先后对北京天安门、颐和园、地坛公园等著名古建筑和地下建筑维修中的木结构和木构件进行防腐、加固处理。这些木构件的寿命延长了数倍,大大减少了日后维修次数并节约了维修成本。
1.2 节约资源
木材是人类最早使用的天然材料,也是当今世界四大材料(钢材、水泥,木材和塑料)中唯一可再生,可自然降解的生物资源,所以是理想的建筑材料。但木材生产周期长、市场反应速度远大于木材生产周期。通过人为的添加化学防腐剂之后,弥补改善木材易霉变腐蚀、受虫害、变形等不足之处,延长其使用周期,节约自然资源,响应国家可持续发展战略。
2 古建筑木材损害影响因素
2.1动物性损害
动物性损害,主要是指蛀食木材的害虫,比如天牛、象鼻虫、白蚁、蛀木水虱等之类的害虫。尤其白蚁,它的种类繁多,数量庞大,隐藏的踪迹又特别隐秘,一个成熟的白蚁巢穴少则几万只,如果倾巢出动对古建筑木构件可造成毁灭性的破坏,我国长江以南的省市地区,白蚁是应该特别注意的一种害虫。目前木材的生物损害,往往都是最具破坏性的,所以在古建筑工程中,要特别注重防虫和防腐的措施。
2.2微生物损害
微生物的损害有很多种,其中真菌是最重要的一种,而木腐菌又是木材损害中最重要的真菌损害。木腐菌没有叶绿素,不能利用阳光生成碳水化合物,而是通过酶溶过程使木材分解以获取自身生长的养分,从而使木材的强度降低。因木材的心材缺少可供木腐菌生长的碳水化合物,所以心材不会受到腐蚀。木腐菌繁殖条件首先是水分适宜,因木腐菌分泌酵素以水为媒介,把木材分解成糖作营养,通常为木材含水率的30%-50%最易腐朽。
2.3 物理性损害
物理性损害通常是指气候、声音或者光等物理因素对木材造成的变化,但一般都不会是单一的因素,通常是物理、化学和生物综合作用的影响。如木材在环境湿度变化中经历不同程度的收缩、膨胀,久而久之产生干裂、翘皮等现象,这对木结构的承重性能造成影响,也就不能保证古建筑的稳定性。
3 古建筑木材防腐剂的类型
3.1水溶型防腐剂
具有无味无嗅无污染及渗透性好,但不适合采用涂刷的方式,经处理后的木材对防腐剂的吸收也需要时间,并需使其干燥。
3.2有机溶剂型防腐剂
这种防腐剂主要成分为化学防腐剂,将化学成分放在有机溶剂中溶解而得到的。通常具有无论使用涂刷、喷淋还是渗透的方法都容易被木材吸收,并且不会引起木材的膨胀、变形,有较强的抗流失性等优点。但有机溶剂都是易燃品,因此在贮藏、使用过程中需要防火。
3.3焦油型防腐剂
焦油型防腐剂的主要成分是沥青和烧焦油,作为石油产品和煤炭的副产品,这一类型的木材防腐剂不易于过滤,适合用于深埋在土壤中的木材,处理过的木构件具有刺激性的气味,并对与其接触的材料造成污染,新处理过的木构件比未处理过的更易燃烧,经过几个月的放置后才会改善。
4 古建筑木材防腐处理方法
4.1涂刷法
用刷子将配制好的药剂均匀涂于患处或欲处理木材表面。操作时同一部位要反复刷几遍,当前一次刷涂稍干后进行再次涂刷,通常需要刷2-3遍。这种方法虽然简单,但药剂透入很浅,只是表层的保护,且费力费时,通常只用于小面积处理。
4.2喷洒法
在高压下把药液均匀地喷洒在木材表面。有些情况下,可以在防腐剂中加入发泡剂,使药剂在喷洒时形成泡沫,以增加药液在木材表面滞留的时间,这一方法比涂刷快,可以使木材上的缝隙也接触药剂,但喷涂时容易污染环境,药液损失较多,经常对屋面望板采用喷洒处理。向蚁路里喷“灭蚁灵”药粉,经过白蚁的互相传染,一般还可以达到全剿消灭的效果。
4.3浸泡法
将需要进行处理的木材浸泡在一定浓度的药液里,浸泡时间根据树种以及木材的大小而变化,相比较而言,浸泡法的效果明显,因其可以做到节点、末端等难于接触到部位的防腐。浸泡法只适用于煤焦油及有机溶剂型防腐剂。
4.4冷热槽法
是将干燥过的木材放在装有防腐液的槽或容器中,然后进行加热处理数小时后,再在防腐液中等待其逐渐冷却;或立即移到同样的冷液槽中冷却。容器的加热温度,当采用木材防腐油时最高温度通常控制在85℃,冷却槽中的木材防腐油一般不超过30℃。处理过程中应注意木材防腐油是可燃的。这种方法适用于小批量的木材防腐处理。
除了上述的四种常用木材防腐处理方法,还有加压法、熏蒸法等。在实际操作中如何选择,应坚持“因地制宜”的原则,选用与实际情况相符的处理工艺,同时还应坚持将防腐剂融进木构件,并尽量使之均匀深入木构件内部的原则。
5 结语
古建筑是我国社会发展过程中珍贵的历史文化遗产,因古建筑木结构自身的特点,决定了其抗腐蚀性能差,完善古建筑自身木构件的防腐处理,是从根本上保护古建筑的方法之一。根据实际的工程环境特点,选择最为合适的木构件防腐药剂,以及高效的防腐处理技术,从而提高药剂的使用效率,实现防腐技术在古建筑保护工程中的有效应用。
参考文献
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