淺談古建筑木結構修復中新型材料的應用

龔 鑫

(湖南建筑高級技工學校， 湖南 長沙 410000)

中國作為四大文明古國之一，其歷史文化源遠流長，古建筑作為中國歷史文化的重要組成部分，其記載著中國歷史的發展，為科學家研究中國歷史提供了依據。木結構建筑作為中國古建筑的主流形式，由于其優越的性能從古至今一直一直深受中國人的喜愛。但是由于木結構容易受到外部環境的影響而發生破壞，因此對于古建筑木結構的修復顯得固然重要[1]。顧名思義，對木結構的修復就是在不改變主體結構的前提下對受損的地方進行修復，在此過程中新型材料發揮了關鍵的作用。

1 古建筑木結構修復原則

《古建筑木結構維護與加固技術規范》指出：在對古建筑木結構進行修復和加固的過程中，不能對文物的原狀進行改變。與此同時，在修復加固的過程中不能對建筑結構以及形式進行改變，按照原先的工藝技術來對古建筑進行修復加固。換句話說就是在保留古建筑原先樣貌的前提下對其進行修復加固。與傳統的古建筑修復技術相比，現代對古建筑木結構的修復技術應用了許多新型材料技術，大大提高了修復效果。

2 新型材料在古建筑木結構修復中的應用

在對罕見木材文物以及大型木結構進行修復時，基本上不會去大范圍的尋找相同的木材來進行修復。就目前而言對古建筑木結構的修復主要是對損壞處進行局部修復以及對木料的節點進行加強。隨著科學技術的不斷進步，新型材料技術得到了快速的發展，并且被應用到古建筑木結構的修復中去。將新型材料應用到古建筑木結構的修復中，不僅能夠維持古建筑的原貌，而且還在一定程度上提高了木結構的力學性能，進而對其使用壽命得到了延長。目前對古建筑木結構的修復使用最多的新型材料有：玻璃纖維增強材料（GFRP）、玄武巖纖維（CBF）、碳纖維增強材料（CFRP）以及化學加固等，下面主要從新型材料的能以及應用進行詳細的介紹。

2.1 碳纖維增強材料（CFRP）在古建筑木結構修復中的應用

對于木結構來說，其本身具有缺陷，比如說彈性模量低以及容易變形等。我們可以把木結構材料與復合的高強材料融合在一起做出新的木結構材料以提高其彈性模量和荷載。碳纖維增強材料（CFRP）與普通材料相比，其力學性能優越，主要表現在比強度、膨脹系數、抗拉強度、延伸率以及模量等方面[2]。

碳纖維增強材料主要優勢就是具有良好的力學性能，其強度是普通鋼材料的20到50倍，這樣就會在一定程度上減小因自身重量產生的負荷，進而大大提高了其穩定性。碳纖維增強材料在抗腐蝕方面具有很好的性能，將木結構與碳纖維增強材料一塊作用就能在很大程度上提升木結構木結構的力學性能。因此碳纖維增強材料被廣泛的應用到古建筑木結構的修復中。

碳纖維增強材料在古建筑木結構的修復中主要是以碳纖維布的形式存在的，當碳纖維布和與之配套的浸漬膠一塊使用時就變成碳纖維復合材料。在修復的過程中首先要將受損的木結構構件的表面進行清潔，清潔完畢后將基底樹脂涂刷上去，然后再將碳纖維布黏貼在受損的木構件表面，并且要把氣泡趕出來，用輥筒壓實。為了使修復后的構建使用更長久，還應該在碳纖維布表面涂一層防護層。

2.2 玄武巖纖維在古建筑木結構修復中的應用

玄武巖纖維作為一種新型的無機纖維材料，其具有優越的力學性能、很強的耐腐蝕性和可塑性以及輕薄容易剪切的特性。在對古建筑木結構的修復中使用玄武巖纖維布（BFS），不僅能夠維持古建筑的外觀結構，幾乎對古建筑沒有破壞，而且操作起來非常簡單，大大提高了修復的效率，因此該新型材料已經被廣泛的應用到了古建筑木結構的修復中[3]。

玄武巖纖維布的具體施工過程可以分為三步：第一步是對受損的木結構進行表面清理，這一步主要包括對表面雜物的清理以及對凹凸不平的表面校平；第二步是將玄武巖纖維布黏貼到清理過的木結構表面，然后順著纖維受力的方向將纖維布與表面之間的氣泡趕出，在此過程中應該注意不要將雜質引入；第三步是在貼好的玄武巖纖維布表面涂一層樹脂，其主要目的是保護玄武巖纖維布以延長使用壽命。

BFS 在修復古建筑木構件時按照不同的標準會有不同的分類，按照黏貼方法的不同可分為分段黏貼和連續黏貼兩種方法；按照施加壓力的不同可以分為主動加固法和被動加固法兩種方法。在實際的應用中主動和被動加固法存在著一定的重疊部分[4]。主動加固法是先將纖維布將受損的木構件套住，然后再將 BFS 溶液加到纖維布與木結構之間的空隙中去，最后從側面按壓纖維布使其牢固的黏貼在木結構上；被動加固法是將纖維布直接纏繞在受損的木結構上以起到加固作用。

2.3 玻璃纖維增強材料（GFRP）在古建筑木結構修復中的應用

玻璃纖維增強材料與碳纖維增強材料相似，在力學性能、耐腐蝕性以及抗拉強度等方面都具有優越的性能。碳纖維增強材料在使用的過程中容易造成浪費，從性價比方面考慮，采用玻璃纖維增強材料也能達到對木結構的修復加固效果。

2.4 化學加固在古建筑木結構修復中的應用

木構件由于使用的是木材料，在潮濕的環境中很容易受到腐蝕，還有可能內部有蛀蟲而導致木構件內部中空，這都是木質材料的性質引起的。一般情況下如果木構件發生大面積的腐爛現象，對其修復的話首先是對腐爛的部分進行清除，然后用不飽和的聚樹脂等化學試劑進行灌注；而對于蛀蟲造成的內部中空的部分則采用超聲波等現代精密儀器對其進行修復[5]。

3 結語

將新型材料應用到古建筑木結構的修復中去不僅能夠能夠大大提高木結構的耐久度和力學性能，而且能夠維持木結構的結構特征不受破壞，保持原來的模樣。新型材料中比較常用的是碳纖維增強材料、玄武巖纖維材料、玻璃纖維增強材料以及化學加固材料等。每一種新型材料都有著自己的優勢，在對古建筑木結構修復的過程中，應該根據實際情況來選擇適當的新型材料。總而言之，新型材料已經廣泛的應用到了古建筑木結構的修復中去，并且有著很好的發展前景。

[1]杜秀舉. 淺談古建筑木結構修復中新型材料的應用[J]. 建材與裝飾,2016(33).

[2]張大照. CFRP布加固修復木柱梁性能研究[D]. 同濟大學, 2003

[3]昊翼, 陳際洲, 史睿超. 古代木結構建筑修復中的新型材料應用研究[J]. 科協論壇, 2012(12):5-6.

[4]胡顯奇, 申屠年. 連續玄武巖纖維在軍工及民用領域的應用[J]. 高科技纖維與應用, 2005, 30(6):7-13.

[5]羅才松, 黃奕輝. 古建筑木結構的加固維修方法述評[J]. 福建建筑,2005(z1):214-216-219.