淺談古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)中新型材料的應(yīng)用

(柳州城市職業(yè)學(xué)院建筑工程系 546300)

1 木結(jié)構(gòu)古建筑的修復(fù)原則

1.1 木結(jié)構(gòu)古建筑被破壞的成因

目前我國的木結(jié)構(gòu)古建筑受到破壞的原因主要有兩種：自然力破壞和人為損壞。人為損壞主要體現(xiàn)為對于木結(jié)構(gòu)古建筑的保護(hù)缺乏科學(xué)常識和保護(hù)意識；而自然力破壞體現(xiàn)為自然環(huán)境對古建筑的傷害，如雨水侵蝕或蟲蟻病害等。

本文探討重點是古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)中新型材料的應(yīng)用，那么我們必須認(rèn)識到木結(jié)構(gòu)古建筑的組成特點。木結(jié)構(gòu)主要由木質(zhì)素和纖維素組成的天然高分子材料。因其組成材質(zhì)的特殊性，受到環(huán)境影響較為嚴(yán)重。由于氣溫上下浮動過大；空氣中重金屬含量超標(biāo)；強光照射產(chǎn)生的紫外線影響；雨水季節(jié)水分子含量的過分增加等具體情況，對古建筑保護(hù)與修復(fù)造成了一定困擾。而隨著時代進(jìn)步與科技發(fā)展，納米技術(shù)在建筑材料中的應(yīng)用的科研成果。為木結(jié)構(gòu)古建筑的修復(fù)提供了很多可以實施使用的新型材料。那么在修復(fù)木結(jié)構(gòu)古建筑的時候，我們就要根據(jù)其破壞程度與被壞的成因做出分析，以選擇更為行之有效的新型材料對木結(jié)構(gòu)古建筑進(jìn)行完善的修復(fù)工作。

1.2 木結(jié)構(gòu)古建筑的修復(fù)原則

木結(jié)構(gòu)古建筑本身就是相當(dāng)重要的世界文化遺產(chǎn)。所以對其修復(fù)過程一定要秉承對文物尊重的態(tài)度，在最大程度上修復(fù)其完整與原貌的真實性基本原則。現(xiàn)代發(fā)展對于建筑理念已有全新認(rèn)識，在其歷史發(fā)展過程中，所有建筑都是建筑發(fā)展的有效教程。對于木結(jié)構(gòu)古建筑而言更是如此，體現(xiàn)了古代工匠對建筑事業(yè)的勞動貢獻(xiàn)與文化瑰寶，雖然由于技術(shù)手段以及材料使用等方面不具備一定的科學(xué)基礎(chǔ)，但是面對其修復(fù)過程一定要秉承恢復(fù)原貌的基本原則。修復(fù)與保護(hù)工作要建立在保證古建筑原狀的基礎(chǔ)之上，否則就不是修復(fù)而是進(jìn)一步的破壞。堅持總體結(jié)合與可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想，規(guī)劃長時間對木結(jié)構(gòu)古建筑的保護(hù)與修復(fù)工作，為后人的修復(fù)工作留下空間。以便更新型的材料能夠得以應(yīng)用。所以在選用材料上要選取，沒有破壞性的天然材質(zhì)，那么對木結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)中新型材料提出了更高的要求。

2 木結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)中新型材料的應(yīng)用

在修復(fù)木結(jié)構(gòu)古建筑的時候因其存在建筑群的龐大數(shù)量的特殊情況和保護(hù)其真實性的基本原則，所以不會選取接近原有材質(zhì)大規(guī)模材料代替原有建筑的方式。一般會針對古建筑受破壞的部分進(jìn)行單獨處理。在新型材料的廣泛應(yīng)用中，給古建筑修復(fù)方案提供了更多可能。通過保護(hù)木結(jié)構(gòu)古建筑的原貌和加固，采用適宜的新型材料來延長起使用年限。目前我國使用較為廣泛的新型材料包括：碳纖維材料、玻璃纖維、玄武巖纖維、纖維布以及化學(xué)加固等。以下是本文對幾種新型材料的特點與應(yīng)用做出分析。

2.1 使用碳纖維材料修復(fù)木結(jié)構(gòu)古建筑

木質(zhì)材料具有一定的彈性，通常在長時間使用的過程中存在一定的變形情況，這也是木結(jié)構(gòu)古建筑在歷史長河中逐漸隱退的主要原因。現(xiàn)代技術(shù)提供了一種新的解決方案，采用高強度的復(fù)合型材料與木質(zhì)材料相互融合，制作出新型的木質(zhì)材料，具有低彈度的特點。新型的木質(zhì)材料將承載負(fù)荷重量大大提高。CFRP碳纖維增強材料的強度遠(yuǎn)高于其他材質(zhì)。在膨脹系數(shù)與抗拉伸程度上具有很高的優(yōu)勢。碳纖維的優(yōu)點主要體現(xiàn)在力學(xué)性能上，碳元素作為最穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)，對木質(zhì)材料做出了強有力的加固。強度高于普通403鋼材20倍。在降低自身重量的同時減少了符合，從而對木質(zhì)材料的穩(wěn)定性有顯著提高。而且對于自然雨水的侵蝕，碳纖維材料具有很高的抗腐蝕性，從根本上提高了木質(zhì)結(jié)構(gòu)在力學(xué)上的性能。所以現(xiàn)階段木結(jié)構(gòu)古建筑中大量使用碳纖維材質(zhì)。碳纖維復(fù)合材料在使用過程中需要加入配套的侵漬膠的配合，更好的來完善其穩(wěn)定性。實用于古建筑，對裂縫補合處理及防止老化的處理有突出功效，更適合防護(hù)加固工程。使用過程中首先要對修復(fù)對象進(jìn)行清潔，為基底樹脂的涂刷做好基礎(chǔ)。然后再表面貼合纖維材質(zhì)，擠出氣泡按壓貼實。最后在碳纖維表面涂刷防護(hù)層增強其耐久性。

2.2 使用玻璃纖維增強材料修復(fù)木結(jié)構(gòu)古建筑

GFRP玻璃纖維增強材料與CFRP碳纖維增強材料基本相似。碳纖維增強材料對木機(jī)構(gòu)建筑修復(fù)的力學(xué)優(yōu)勢表現(xiàn)在強度上，但面對橫截面為方形的木質(zhì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能難以充分體現(xiàn)。在修復(fù)過程中對材料產(chǎn)生浪費。而玻璃纖維材質(zhì)對于方形橫截面的修復(fù)具有高度力學(xué)性能的體現(xiàn)。對于修復(fù)木質(zhì)機(jī)構(gòu)古建筑可以提高加固達(dá)到更好的耐久性。避免了過多材料的使用浪費，從修復(fù)工作的實際用途上完善了修復(fù)工藝。

2.3 將玄武巖纖維技術(shù)應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)

對于有機(jī)材質(zhì)的碳纖維應(yīng)用而言的確具有很高的加固性能，但由于可塑性低對恢復(fù)木結(jié)構(gòu)古建筑原貌的工作加大了強度。而無極材質(zhì)玄武巖纖維具有可塑性大的特點。通過CBF玄武巖纖維修復(fù)木結(jié)構(gòu)古建筑可以在最大程度上保證古建筑的完整性和真實性。對古建筑的外觀破壞小，而且操作更為容易實施。其輕薄方便剪裁的主要特點，成為廣泛應(yīng)用的重點優(yōu)勢。

玄武巖纖維的操作流程十分簡易，通過三部分就可以完成：首先對木質(zhì)結(jié)構(gòu)要修復(fù)的地方進(jìn)行平滑處理以及清潔，表面不可以過于粗糙，對凹凸處進(jìn)行找平。然后黏貼玄武巖纖維材料，沿著受力方向?qū)馀輸D出。最后和碳纖維材質(zhì)一樣需要用涂抹樹脂的方式來提高使用年限。玄武巖纖維通過主動加固與被動加固的結(jié)合方式來完成修復(fù)。主動加固時可以通過BFS液體的縫隙間澆筑來完成，對木質(zhì)修復(fù)部分的側(cè)面施加壓力以達(dá)到加固的作用。被動加固方式可以用連續(xù)纏繞的方式來對木質(zhì)材料修復(fù)部分進(jìn)行加固，雖然加固效果好，但不好找平容易產(chǎn)生凹槽不利于后期原貌恢復(fù)的工作。所以本文建議使用主動加固的方式，完成玄武巖纖維技術(shù)應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)古建筑的修復(fù)。

2.4 木結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)中的化學(xué)加固方法

木質(zhì)材料在雨季受到侵蝕的情況屢見不鮮，如果不及時處理就會產(chǎn)生腐爛的情況。而且木結(jié)構(gòu)古建筑因其時代久遠(yuǎn)其木質(zhì)元素已經(jīng)發(fā)生很大變化，受到侵蝕后更容易發(fā)生變化。在發(fā)生腐爛的情況出現(xiàn)后，蟲蟻啃食的情況更加快了其被破壞的程度。對于大面積腐爛的情況處理我們通常采用法學(xué)方法來進(jìn)行。首先我們必須及時清理已經(jīng)腐爛的部分，以免腐爛擴(kuò)大。然后用不飽和樹脂的化學(xué)試劑來灌注。蟲蟻啃食通常面積非常微小，我們可以采取超聲波檢測的方式進(jìn)行查找，然后用精準(zhǔn)儀器對其進(jìn)行化學(xué)修復(fù)。通過加固方法的應(yīng)用木結(jié)構(gòu)古建筑很好的保證了其原貌性，與修復(fù)之前相比基本不存在差異。而且使用了化學(xué)加固后，木結(jié)構(gòu)古建筑提高了抗腐蝕性。從而在木結(jié)構(gòu)古建筑使用年限，以及修復(fù)中進(jìn)一步保護(hù)中做出了貢獻(xiàn)。從而解決了重復(fù)修復(fù)帶來的人工浪費。所以化學(xué)加固方法在多年實踐過程中得以廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)語

古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)的發(fā)展面對大量修復(fù)工作，我們現(xiàn)有的新型材料，雖然在加固古建筑木結(jié)構(gòu)方面已有一定實踐經(jīng)驗和理論基礎(chǔ)，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在更新型的材料開發(fā)和研究上，我們應(yīng)該向材料的可再生方向發(fā)展，以便做到對古建筑多次修復(fù)保持原貌的技術(shù)指標(biāo)。而對于材料的環(huán)保性能上更要全面。新型材料還要更加方便使用，讓其物理過程更為簡化，才有利于新型材料的應(yīng)用與廣泛普及。

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