古建筑木构件原位加固防腐分析

林剑清

摘要：作为一种不可再生的文化遗产，古代建筑作为一种载体能够有效地传承和认知文明。独特的结构和形式是我国古建筑闻名的主要特点，木质构件则是我国很多国代建筑的主要结构。作为一种植物性材料，木材有着十分明显的生物特性，在经历成百上千年历史的打磨下，木材会受到化学因素、物理因素、生物因素等多种外部因素影响，微生物会在适宜的温度以及湿度条件下迅速的发展，腐朽或者是虫蛀就会出现在木构件中，进而导致木材物理力性逐渐的缩减，最终形成古建筑木结构的残损和物理力学的破坏，若不对其进行有效的加固或者是防腐处理并将直接影响到木结构的寿命。因此，怎样将古建筑木结构这种危机的状态进行优化改善，将不破坏木结构的木质特性作为基本的原则，并在此基础上提升木结构的寿命，已经成为当下文物保护行业的首要任务。本文就针对南方粤西地方的实际情况对古建筑木构件原位加固防腐技术做出探究，以望引起重视。

关键词：古建筑;木结构;原位加固防腐

一、前言

由于古建筑木构件模材料的变化与木结构古建筑的寿命有着直接的关联，其能够对木结构的强度产生至关重要的影响[1]。能够造成古建筑木构件木材材性出现变化的原因多种多样，其中生物和微生物的破坏、酸性有害物质以及污染物的覆盖侵蚀;环境中的灰尘以及自然老化等都能是造成古建筑木结构木材材性降低的重要原因，而其中低古建筑木构建材质破坏最为严重的原因就是生物和微生物。因此，要真正实现对古建筑木构件的原位防腐加固保护，则应当改进古建筑木材的材质，针对生物以及微生物对木材材质破坏的原因进行深入的分析，以此来研究古建筑木构件原位加固防腐技术。由于当下科学技术在不断地进步，人们在发现保持木材原有纹理质朴自然等木性的前提下，结合一系列的化学以及物理处理方式，经过改善之后的古建筑木构件材质具备克服传统木材易变色、防腐防虫性能差、易燃、各向异性、尺寸稳定性差以及干缩湿胀等缺点，促使古建筑木构件的寿命得以延长，有效的保护和修复了珍贵的现存古建筑木构件。

二、南方粤西工作的地域病虫害

粤西是指我国广东省西部地区的简称，此处我国热带和南亚热带海洋性季风气候，粤西地区有着充足的光照和温暖的气候，更凭借粤西地区独特的古建筑成为人们旅游度假的圣地[2]。由于粤西地区自然条件得天独厚，因此为植物生长提供了便利的条件，粤西地区的古建筑中，木构件是主要内容之一，各式各样的木构件为古建筑的审美品位的提升做出了巨大的贡献，例如粤西地区宋元使其木构古建筑的瑰宝“梅庵，始建于北宋至道二年（996），为古端州名刹，也是岭南地区最为古老的木构建筑，其梁架、斗拱均保留了宋代建筑的风格，为岭南仅有的宋代遗构，故有“千年古庵，国之瑰宝”的美誉”“德庆学宫大成殿，结构采用"四柱不顶"的独特形式以满足建筑物防灾的要求，其大成殿，对研究我国宋、元建筑史有重要意义，是岭南元代木构建筑的瑰宝”“高要学宫大成殿，全殿竖36根大楠木柱，微侧脚，柱础为石质花篮形。柱顶为斗拱结构，上檐斗拱24组，下檐斗拱32组。下檐正立面除各柱头置斗拱外，正间置铺作斗拱2组，次间置铺作斗拱1组。斗拱用足材，外出三跳六铺作，单抄三下昂。殿宇高大庄严，雕梁画栋，结构复杂，是广东保存较好的明代学宫建筑艺术珍品”，其一精美的木构件设计每年都吸引了大量的游客前来参观。但对于粤西地区的古建筑来说，由于其大部分是采用木质构件进行建造，以为木材有着极大的加工便利性，再结合粤西地区的得天独厚的天然优势，木材构建成为最古老的建筑材料之一[3]。作为一种植物性原料，木材的生物特性十分明显，这在某种程度上也是木材构建的一种不足，木材室友木质素、半纤维素以及各种纤维素共同组成了木材，因此粤西地区古建筑中的木材在经历了成百上千年的历史之后，由于身处地区的化学、物理、生物等环境因素的影响，产生虫蛀和腐朽的情况更加难以避免，在机上粤西地区气候温暖、降水充足、日照充足等环境因素，这更为物生物的快速繁殖提供了极大的便利。由于古建筑木构件出现了虫蛀以及腐朽的情况，最终导致木结构的残损以及物理力学性能的降低，最终形成严重的木结构损毁，影响了古建筑木结构的寿命。因此，古建筑的寿命在某种程度上与古建筑木构建的木材材性的变化有着紧密的联系，是一种能够直接影响木结构强度的内在因素。

三、需要进行原位加固防腐古建筑的范围

第一，需要对一些使用不当、使用年限过长并且没有进行适当的修理、古建筑木结构自身存在一定程度损伤或者破坏、现阶段的功能需求以及安全系数难以达到要求的情况下需要进行鉴定以及加固仿佛修复处理;第二，古建木结构程由于遭受一些事故以及灾难性的损毁，需要根据古建筑木构件的实际情况对其进行加固修复处理，例如火灾、爆炸以及地震等情况造成的损伤;第三，一些重要性的古建筑木构件需要进行一些适当的抗震加固处理对其进行有效的保护;第四，一些使用时间过长需要根据使用需求进行加层、扩建以及改建的古建筑物，需要对古建筑的原有木结构进行有效的抗震加固仿佛修复处理;第五，一些古建筑木构件进行维修的过程中，对古建筑原有木结构进行了中的改变进而导致古建筑木结构的体系受力结构改变，则需要根据情况对原有木结构进行加固处理;第六，古建筑木结构经过成百上千年的使用，木構件出现了腐蚀情况，需要根据实际情况针对木结构进行防腐处理;第七，古建筑木结构收到了严重的病虫害侵蚀，对古建筑木结构的稳定性以及轻度的特性产生影响的情况下应当进行原位加固防腐处理。

（一）古建筑木结构病害类型

1.自然老化

由于古建筑木构件长期的暴露在自然环境中，能够导致木材表面老化的原因多种多样[4]。其中化学和物理原因是最为主要的两个原因。首先是因为古建筑木构件长期受到阳光照射以及雨水的淋溶等，其次空气中污染物、有害气体、灰尘以及大气条件都能够对古建筑木构件的强度、密度以及使用寿命产生严重的影响。木材自然老化之后，一般原来材质颜色较深的木材会逐渐变得很浅或者很淡，经过长年累月的自然老化木材表面会出现一层十分民新概念的灰白色，不进行及时的处理还会造成木材变得暗淡粗糙，甚至出现裂纹。

2.生物破坏

对于古建筑木构件而言，生物败坏是对其自身产生影响最为严重的一种因素，生物败坏又可以细分为菌类和虫类两大类。古建筑木结构经常会出现虫蛀，木材害虫种类繁多，主要涉及有膜翅目、等翅目以及鞘翅目等，这些昆虫都会在木构件上蚀出虫孔，而这些虫孔通常都会对古建筑木构建的强度产生严重的影响。

3.人为破坏

现如今古建筑发展中，对其破坏的现象越发严重，如在古建筑上刻字，涂抹等现象，甚至对古建筑木结构造成了直接的损坏[5]。作为历史文化遗产丰富的一种古典建筑，在城市化发展中逐步淡化。以现代角度恢复原貌，不仅神韵无法达到以往的状态，使城市文化底蕴荡然无存，还无法满足人们对古典文化的向往，尤其对古建筑进行破坏，说明保护机制没能良好地形成，造成被利用和破坏，使得城市发展品位逐渐减少。

（二）古建筑木构件原位加固防腐处理

1.古建筑木结构的加固处理

古建筑结构中，主要材料采用传统砖瓦与木材，在表现整体结构中，主要采用木构造，在框架体用使用基础上，采用柱网平面格局，在整体应用结构体系中，建筑方式还可以采用井干式、穿斗式、抬梁式等[6]。其中叠梁式和穿斗式在现今存留的古建筑中最多应用，景干事主要用于官办建筑，在民用建筑中应用较少，在古代建筑艺术结构中，井干式，穿斗式，抬梁式和建筑艺术相互吻合。木结构中形成整体艺术性与客觀性主要运用雕刻一些植物和动物等形状。通过运用艺术展现灵活性艺术要素。现如今框架结构模式与木结构类似，将伸缩范围进行保留， 使地震对木结构产生的影响随之减小。在古建筑结构上，建筑物立、平等布置会产生规则和对称结构形式，从而使木结构刚度能够均匀变化。

对古建筑木构件加固是为了能够加强建筑结构自身的牢固性，恢复并且提高古建筑木构件承载能力以及抗震能力的一种加固方式。增强自身加固法主要适用于修补古建筑木构件的裂缝，在应用的过程中具体有压力灌注环氧树脂浆加固法以及铁把锯加固法。所谓的铁把锯加固法就是针对古建筑木构件的裂缝，通过铁把锯将木构件折弯成直径6毫米构件，其长度应当超过古建筑木构件缝隙两侧并大于200毫米，通过这种方式来加固古建筑木构件的裂缝提升建筑结构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构件外面增设强化层，保障建筑结构的抗震能力能够得到提升，并且同时提升古建筑木构件的整体性以及变形能力。外包加固法对于一些古建筑木构件破坏严重并且要求较高的古建筑木构件而言有着良好的适用性。钢构件网笼加固法，这种加固方法适用于古建筑木构件，施工作业过程尤为方便，但是在应用这种方式的过程中需要适当地采取一些防锈措施，古建筑中有害气体侵蚀并且湿度较高的情况下不宜使用这种加固方式。这种方法能够在原有木构件以外适当地增加一些新的构件来提升古建筑木构件的抗震能力、整体性以及变形能力。增设构件法，在应用这种方法对建筑结构进行加固的过程中，有关工作人员应当考量增设构件之后对原有古建筑木构件的影响。对增设构件加固法进行细分可以分为：增设墙体加固法，当抗震横墙之间的距离超过规定值的情况下，或者建筑墙体结构承载力严重不足的情况下，使用这种方式有着良好的效果，可以适当地考虑增设砌体墙以及新的木构件;增设柱子加固法，在古建筑木构件中适当的设置一些外加柱能够提升建筑结构的抗倾覆能力，当建筑结构的抗震承载力差别较小的情况下，可以在建筑结构中增加拉杆、圈梁以及钢筋混凝土柱等构件来对建筑结构进行加固;增设拉杆加固法，这种加固方法多应用于受弯构件加固的建筑工程中以及纵横墙链接部位的建筑工程加固中，在某种情况下这种加固方式可以代替内墙的圈梁。

2.病害治理

古建筑木构件的外观受木构件本体残缺、收缩开裂、盐害、微生物以及腐蚀的严重影响，木构件的艺术价值收到了严重的影响。为了充分缓解木构件文物病害的进一步发展，保障木构件整体耐候能力得以提升，确保木构件观赏以及艺术价值能够恢复并提高，要在科学保护的基础上，将木构件文物的整体价值进行提升。现阶段已经形成了相对成熟的方式能够对古建筑木结构的病害进行有效的修复，值得在西南粤西地区推广。

首先对木构件进行除尘作业，清除古建筑木构件上的灰尘与杂质，采用化学防虫防腐的方式对古建筑木构件进行处理，随后将古建筑木构件上的霉斑采用手动清除的方式进行清除，若古建筑木构件中存在局部的病害，应当对其进行预先的加固在对古建筑木结构进行整体性的加固，以此方法能够有效保障古建筑木构件病害情况得到缓解，提升木建筑的强度。在进行处理的过程中，要充分参照木构件的材质大小、损害程度，采取针对性的修复方式，不但要充分发挥灭木菌的熊孤傲，还应当对人为破坏以及环境损坏的情况进行科学的处理，要充分发挥药剂的持久性，提升古建筑木结构的。

其次，当木材中含水率超过20%的情况更容易发生微生物降解，粤西地区多雨潮湿，古建筑木构件中的含水率更高，若古建筑木构件中含水率超过木材纤维饱和点时，微生物对木材的降解速度将会直线上升，继而造成木材出现严重的腐朽情况。因此，要充分控制的木构件中的含水率，采用防腐防虫剂对古建筑木构件进行处理能够将木材中的汗水里控制在20%以下，有效避免木材微生物降解的情况发生。

四、结语

总而言之，经过大量的研究表明，在对古建筑木构件进行加固之前，需要进行复核防腐剂涂刷等对古建筑木结构进行初步的防腐处理，去除木构件表面上陈旧的霉斑，其不但能够为下一步加固试剂的渗透处理提供便利，并且在经过反复的加固之后，能够有效地加固稳定防腐剂与木构件基质，真正实现无机复合材料与木材在分子水平上的原位复合，古建筑木构件原有的优良环境学特性得到充分的保留，木构件的尺寸稳定性得到显著提升，木构件的木材性能在进过防腐加固处理之后有了十分显著的改善，强度、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显著提升。

参考文献：

[1]张艳霞，王彦，张国军，管志忠.应力波和阻抗仪技术在古建筑木结构检测中的应用[J].工程抗震与加固改造，2019，41（1）：145-151+157.

[2]张风亮，朱武卫，薛建阳，陆建勇，田鹏刚，毕虹，边兆伟.碳纤维布加固木结构古建筑弹塑性动力时程分析[J].结构工程师，2015，31（1）：174-181.

[3]薛建阳，路鹏，董晓阳.古建筑木结构歪闪斗栱抗震性能的ABAQUS有限元分析[J].世界地震工程，2017，33（4）：11-17.

[4]孙兆洋，程小武，陆伟东.钢板-自攻螺钉加固残损古建筑木结构直榫节点抗震性能试验研究[J].结构工程师，2018，34（5）：106-112.

[5]淳庆，潘建伍，董运宏.南方地区古建筑木结构的整体性残损点指标研究[J].文物保护与考古科学，2017，29（6）：76-83.