化學防腐技術在古建筑文物保護工程中的應用

雷 思，張興蓮

（1.建材發展導向雜志社，云南 昆明 650228；2.昭通學院藝術學院，云南 昭通 657000）

中國作為一個歷史極為豐富的國度，其擁有很多遺留的名勝古跡，無論是建筑風格，還是藝術價值對于現在的中華民族來說就是十分珍貴的遺產，也是全人類智慧的結晶，古建筑文物具有十分重要的研究價值和欣賞價值。在一次次的政治變革中，很多古建筑文物被破壞，比如我國的圓明園現在早已破敗不堪，并沒熬過歷史的動蕩，很多古建筑文物糟朽不堪。目前，古建筑工藝沒有得到應有的傳承，以及原來的大拆、大修的方法也不被認可，包括在大修中需要找到原材料替換原來的建筑材料也是重大的難題，這需要不斷地探索研究。

1 化學防腐技術的種類

目前，國家大力提倡可持續性發展，注重生態文明，綠色化學技術就符合國家發展理念。綠色化學技術主要為了研究與可持續發展理念相適應的化學反應及技術，主要涉及合成反應、催化反應、分離反應這些化學反應，減少在保護古建筑文化中的化學污染。

1.1 生物技術

生物技術是指人們以現代生命科學為基礎，結合其他基礎科學的科學原理，采用先進的科學技術手段，按照預先的設計改造生物體或加工生物原料，為人類生產出所需產品或達到某種目的。其對于化學技術要求十分高，因為涉及基因、細胞工程、微生物工程等多類工程，具有解決可用能源的優點，對于目前存在的生物資源可以最大程度的利用。

1.2 催化技術

催化技術相比于其他技術是比較基礎的技術，運用較為廣泛，對于整個化學工業中是比較重要核心的技術，利用化學反應的高效性使得整體工業進程加快，推進古建筑文物保護工程整體進度。比如酶催化反應就是一個無污染，反應速度十分快的技術，而且在反應過程中是相對來說比較好控制的，可操作性高。

1.3 膜技術

膜是具有選擇性分離功能的材料。利用膜的選擇性分離實現料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統過濾的不同在于膜可以在分子范圍內進行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發生相的變化和添加助劑。根據材料的不同可分為無機膜和有機膜，無機膜主要還只有微濾級別的膜，主要是陶瓷膜和金屬膜。有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等。主要的膜技術是結合了催化技術，過程有微濾、超濾、滲透蒸發等，利用了膜的分離功能，而且這種分離是納米級別的分離，與傳統過濾完全不一樣。膜技術成本比較低，能源消耗少而且無污染，整體的效率高，這些優點奠定了膜技術能夠被廣泛使用的基礎，各方面都達到了平衡，是十分理想的古建筑文物保護技術。

1.4 微波技術

微波是電磁波譜中極為重要的波段，是通往宇宙的窗口。微波技術是理論性與工程性、實踐性較強的課程。微波技術目前還融入了化學反應，主要是可以加快反應速率。合成反應中主要是有機合成與無機合成，對于有機合成反應，將微波技術運用于其反應過程中，反應速率加快的效果十分明顯。對于無機反應，在無機固體中整個化學操作性高，非常簡便，并且一點材料就可以產出較多的物質。對于其他無機合成反應主要利用燒結合與水熱合成，一系列溫和與高溫高壓水熱反應的開拓及其在此基礎上開發出來的水熱合成路線，已成為目前獲取多數無機功能材料和特種組成與結構的無機化合物的重要途徑。在水熱合成體系中，已開發出多種新的合成路線與新的合成方法，如直接法、籽晶法、導向劑法、模板劑法、絡合劑法、有機溶劑法、微波法以及高溫高壓合成技術等。微波技術的加入提高了化學反應速率，推進化學技術保護古建筑文物的進程。

1.5 超聲波技術

超聲波技術各行各業都可以把超聲用起來，利用聲能的空化作用，生物醫學作用（粉碎，乳化等），化學作用。可以應用來進行超聲焊接，超聲催化，超聲清洗，超聲加工（打孔，雕刻，拋光等等），超聲治療等。目前，超聲波技術主要用于降解有機污染物，主要是利用聲波在足夠的范圍內，液態分子之間的吸引力被聲波破壞，同時會形成空化核，空化核在爆炸的時候會產生能量使得一些有機物的化學鍵斷裂，從而這些有機物就會分解，這樣就能夠達到降解有機污染物的目的，減少化學反應所帶來的污染。

1.6 等離子技術

等離子體是指處于電離狀態的氣態物質，其中帶負電荷的粒子數等于帶正電荷的粒子數。通常與物質固態、液態和氣態并列，稱為物質第四態。通過氣體放電或加熱的辦法，從外界獲得足夠能量，使氣體分子或原子中軌道所束縛的電子變為自由電子，便可形成等離子體。具有產品純度高、成本低、工藝流程簡單等優點。相對于其他狀態的物質，等離子體最清潔，而且無污染，在化學反應中，等離子的化學反應速率都比較高，整體符合化學可持續發展，循環利用的觀念，主要是和在古建筑文物保護中污染少，可利用性強。

2 化學防腐技術的應用

2.1 木架構防腐加固

古建筑主要是土木結構。木架構較多用在房頂、房梁上。木架構腐朽的原因是木腐菌存在木頭有水分、營養與溫度，為木腐菌提供了較好的生存環境。木腐菌在合適的環境里其孢子就會發芽生出菌絲，菌絲分泌酵素，酵素作用下木材中的纖維素之類就會被分解，木材進一步腐爛。這時就需要防腐劑處理這些菌落，防止木材被一步一步破壞。它會殺菌或者殺蟲。防腐劑主要分為無機和有機，一些水溶性鹽類就是無機的，有機分為油類和有機溶劑型藥劑。

在木架構防腐劑的運用中，主要分為加壓浸注、浸泡處理以及涂刷處理。加壓浸住壓力大于1Mpa，用時在8h以上，吸收量要足夠多；浸泡處理就是較為簡單，將木材置于防腐劑就可以，達到一定的吸收量；涂刷處理就是至少需要涂三遍以上，每次干燥后再涂，不要操之過急。

2.2 糟木架構防腐加固

木材的化學組成，主要成分有纖維素、半纖維素和木質素及鹽類、可溶性多糖、苯酚、蛋白質和其他化合物，這些多是霉腐細菌、昆蟲的養料，達到一定適宜的溫、濕度環境時，細菌孢子附著于木材上，就產生菌絲，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。另外，蟲類也會以木頭為食，包括白蟻、蛀蟲之類的昆蟲，其不斷損害木頭，木頭內部會呈空心狀，承重木頭比如房梁長期被昆蟲損壞就不能承受重力，導致房屋倒塌。糟朽木構件的建筑在保護過程中要注重保護建筑的原有樣貌，不能隨意改變。根據大多是實驗證明，經由ACQ木材防腐浸泡處理后，至少五年不會有霉變結構，這就是對糟朽木構件保護的有效舉措，CCA木材發防腐劑也是針對木材腐變和蟲害有著較大作用。

2.3 鋼筋混凝土防腐加固

現代建筑結構主要是鋼筋混凝土為主，在針對古建筑文物保護過程中會運用到鋼筋混凝土技術，而鋼筋混凝土主要會發生空洞、鋼鐵銹蝕、凍裂等狀況，為了減少這種情況的發生，必須對混凝土進行防腐處理，主要包含物理防腐技術和化學防腐技術。物理防腐技術是加入防腐蝕阻隔材料于混凝土結構表面，應用較為廣泛，防腐蝕阻隔材料包括水玻璃類、樹脂類等，在具體運用中，要根據具體情況具體選擇合適的防腐蝕阻隔材料，目前，樹脂被認為是比較好的一種防腐蝕阻隔材料。化學防腐技術包含兩種，一種是電化學保護法，其分為陰極保護法和陽極保護法，鋼筋表面涂層主要用陰極保護法，陽極保護法把其他金屬氧化后，再保護自身，這兩種都是利用抗氧化原理。另一種是腐蝕抑制劑，主要用于混凝土結構的修復工作，阻止鋼筋生銹，亞硝酸鹽是目前較為有效的化學抑制劑，比較高效。

3 化學防腐劑的選用

現如今，防腐劑主要是兩大類，一種是有機，一種是無機。有機又被分為油性和有機溶劑型藥劑。主要的化學防腐劑是CCA-C、ACQ、AAC、ACC等皆為水溶性防腐劑材料，無污染，也沒有氣味，總體成本較低，木材的可燃性也沒有被升高。ACQ木材防腐劑包含氧化銅和季胺鹽兩部分，沒有毒性，屬于環保材料，也不會降低木材強度，不會影響油漆，其生命周期較長。CCA木材防腐劑能夠用于經常和水接觸的木材，也防止昆蟲損害木材，主要含有大量金屬成分，在環境不好的條件下，木材的防腐性也較高，對于古建筑文物被損還嚴重的情況就可以用CCA木材防腐劑，短時間能夠補救一些損害。N-363是屬于耐火的防腐劑，能夠阻止古建筑文物被燒壞而坍塌，耐久性強而且不揮發，不污染環境，不會對人體造成傷害。

4 未來化學防腐保護材料

4.1 納米技術材料

納米技術是在0.01至100nm尺度的空間內，研究原子和分子運動規律和特性的嶄新技術。納米材料主要有較強的吸附性，可以提高基體的抗氧化性等能力，強化防腐蝕能力，還有會使木材抗菌防腐，防止紫外線的侵害，在未來是一個值得廣泛應用的技術。

4.2 甲殼素

甲殼質，又稱甲殼素、幾丁質，1811年法國學者布拉克諾發現，1823年由歐吉爾從甲殼動物外殼中提取出來，淡米黃色至白色，溶于濃鹽酸、磷酸、硫酸、乙酸,不溶于堿及其它有機溶劑,也不溶于水，甲殼質的脫乙酰基衍生物殼聚糖不溶于水，可溶于部分稀酸。甲殼質具有較多特性，包括保濕性、抑菌性等特性，在古建筑文物保護中，甲殼質使得涂蓋面積加大，整體保護材料消耗降低，提高了抗腐蝕能力，加大對古建筑文物的保護力度。

5 結語

在我國發展的歷史長河中，古建筑文物代表著輝煌的過去，是一份珍貴的財富，必須去保護才能得以延續文明。在古建筑文物保護中有很多的化學技術可以運用，但是要在不同的情況下尋找不同的方法，適應古建筑文物獨有的特點，主要在于利用綠色化學技術，高效推動古建筑文物防腐工程，為人類的可持續發展做出貢獻。