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古建築糟朽木構件的化學加固

日期:2016/12/15 1:22:50      編輯:古建築結構
木材的化學組成可分為主要成分和次要成分。主要成分有纖維素、半纖維素和木質素,次要成分有鹽類、可溶性多糖、苯酚、蛋白質和其它化合物,這些組份是細菌、昆蟲的養料,在適宜的溫、濕度環境中,細菌孢子附著於木材上,會發芽產生菌絲,菌絲會分泌酵素,以分解、吸收木材中的纖維素和半纖維素及木質素,從而破壞木材組織,使其糟朽。而昆蟲(如白蟻、蛀木甲蟲、天牛、黃蜂)以木質為食,穿孔食蛀木材,後果更為嚴重。久而久之,木構件便腐爛、蛀空,木材空隙加大,重量減輕,內部成海棉狀,機械強度明顯降低。會使承重的木梁和木柱等構件因質地太脆弱而支撐不住,最後導致建築物倒塌。
  處理糟朽、腐爛的木構件,傳統的方法往往是把糟朽、腐爛的木構件更換,這種做法不大符合文物保護原則。正確的方法是盡可能地保留原構件,因為它是文物,是寶貴的歷史實物資料,丟掉一件就少掉一件。為加固糟朽木構件,在國外,早在19世紀末就開始應用高分子材料進行加固處理,以增加朽木強度。至20世紀50年代,高分子材料已被廣泛應用。而我國從70年代初才開始正式用於實踐。實踐證明,用高分子材料加固木結構,省時、省力,加固後其強度高於原來木材強度,更重要的是保留了原來構件,而且加固部位還具有防腐、防蛀的效果,實屬事半功倍,在古建維修中值得大力推廣。
  用於朽木加固的材料有環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等,用這些材料來粘接斷裂的木構件,填補殘缺部位或以溶液形式對糟朽木材進行滲透加固。
    
  維修的實例:
  其一,南通天寧寺木柱的加固。
  南通天寧寺是江蘇省重點文保單位,大雄殿有木柱24根,其中12根遭到不同程度損害。
  立柱的主要功能是支撐梁架,天長日久,立柱受環境影響和生物損害,往往出現開裂和腐朽,柱根更容易腐朽,特別是包在牆內的柱子,由於潮濕和白蟻的蛀蝕,有時整根柱子都腐朽了。柱子的損害情況不同,加固處理的方法也應有所不同。
  1、局部腐朽的處理
  柱子表面局部腐朽,深度不超過柱子直徑1/2,而尚未影響主柱強度時,一般采用挖補和包鑲的做法。
  挖補時,先將腐朽部分剔除干淨,剔除部分應成標准的幾何形狀,將洞內木屑雜物弄干淨,嵌補木塊與洞的形狀盡量吻合,嵌補木塊用環氧膠粘劑粘接,粘接劑配方可用6101環氧樹脂100份、501活性稀釋劑10份、多乙烯多胺14份。也可以用聚醋酸乙烯酯乳液調合木粉填補孔洞或剔除部分。
  如果柱子腐朽部分較大,柱身周圍全部腐朽,而深度不超過柱子直徑的1/4,可采用環氧樹脂為塗料,先將玻璃纖維布糊貼在柱子上,然後塗刷環氧樹脂,如此一層一層貼上去,增強木柱的強度。
  2、立柱的裂縫加固處理
  裂縫寬度在0.5cm以內,用環氧樹脂膩子堵封嚴實。膩子配方:用環氧樹脂加入干燥石英粉調合而成。裂縫寬度超過0.5cm,可用環氧樹脂粘木條將其補嚴實。在裂縫中灌漿,其配方為:6101環氧樹脂100份加501活性稀釋劑20份,加多乙烯多胺15份。
  3、柱子中空的加固
  柱子由於受白蟻危害,往往外皮完好,內部已被蛀空,可用不飽和聚酯澆灌,也可用環氧樹脂澆灌。先在柱子受損害部位用刀鋸開寬13cm的槽口,保留鋸下的木條,將木柱內部所有腐爛物或蛀屑清理干淨。用環氧樹脂將槽口原木條貼實,並用環氧膩子封堵四周貼縫及木柱上面大小裂縫和孔眼。澆注部位上端留有澆注孔,分段澆注,每段1M左右,不飽和聚酯料大約需3~4Kg(不包括填料)。每次澆注間隔0.5 ,直至灌滿為止。其灌漿料配方為:307-2不飽和聚酯樹脂100份、過氧化環己酮漿(固化劑)4份、萘酸钴苯乙烯液(促進劑)2~3份、石英粉(200目)100~120份。
  其二,我們還用不飽和聚酯玻璃鋼加固無錫曹家祠堂木梁[2]。操作時先把朽爛的部位剔去,為了增加強度,嵌填以新木或鋼條,然後用不飽和聚酯與木粉混合填補殘缺,再用不飽和聚酯樹脂作塗料,糊貼玻璃纖維布數層,即可達到加固的目的。其配方為:307-2不飽和聚酯樹脂100份、過氧化環己酮漿4份、萘酸钴苯乙烯液1~2份、厚0.2~0.4毫米無鹼無蠟玻纖布等。
  上面僅僅舉了兩個例子。對於糟朽的木頭,還可以用合成樹脂進行滲透加固,用得較多的合成樹脂有聚醋酸乙烯酯、丙烯酸酯類以及環氧糠醛樹脂。常用的配方為:6101環氧樹脂100份、糠醛30份、丙酮30份、二乙烯三胺14~17份。
  化學材料在古木建築維修中的應用,正方興未艾,隨著化學工業的發展,科學技術的進步,一些新型的化學材料將會得到更廣泛的應用。
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