劉景雷 陳義東 王野

【摘? ? 要】：根據(jù)梅城古建筑勘查出的木結(jié)構(gòu)病害形態(tài)，分析木結(jié)構(gòu)病害的機(jī)理。以梅城古建筑的修繕為例，介紹了古建筑的防腐處理中木材的選擇、含水率及防腐含藥量的控制并對建筑構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，從而提高木結(jié)構(gòu)的使用壽命。

【關(guān)鍵詞】：木結(jié)構(gòu)；防腐；修繕；古建筑

【中圖分類號】：TU366.2【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）01-53-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.01.015

Application of Anti-corrosion Promotion Technology in the Wood Structure of Meicheng Ancient Town

LIU Jinglei， CHEN Yidong， Wang Ye

（China United Engineering Co. Ltd.， Hangzhou 310052，China）

【Abstract】：According to the wood structure disease morphology of ancient buildings in Meicheng， the mechanism of wood structure disease is analyzed. Taking the repair of ancient buildings in Meicheng as an example， this paper sums up moisture content control， anti-corrosion drug content control and design optimization in the anti-corrosion treatment procedures of ancient buildings wood selection， so as to improve the service life of wood structure.

【Key words】：wood structure； anti-corrosion； repair； ancient architecture

木材作為建筑材料的優(yōu)勢很多，如輕質(zhì)而高強(qiáng)、抗沖擊和振動作用好、保溫性能佳、富有裝飾性、容易加工；但也存在如強(qiáng)度低、彈性模量低、易老化、易腐朽等缺點(diǎn)[1]。中國大約三千五百年前便形成了以榫卯連接為標(biāo)志的木結(jié)構(gòu)體系；但現(xiàn)存保護(hù)較好的木結(jié)構(gòu)建筑很少，為提高古建筑的使用壽命，研究木結(jié)構(gòu)的防腐非常必要。本文以梅城古鎮(zhèn)古建筑修繕為例，分析木結(jié)構(gòu)病害的機(jī)理，在木材的選擇、含水率的控制、防腐處理以及設(shè)計(jì)構(gòu)造上綜合提高木結(jié)構(gòu)的防腐穩(wěn)定能力。

1病害勘查

木材除受真菌侵蝕腐朽外，還會遭到昆蟲的蛀蝕。

1.1 病害的判定

先觀察木結(jié)構(gòu)腐朽情況，借助斧子、卷尺和鐵絲等工具觀察蟲眼大小、深度和數(shù)量；判定腐朽類型和程度，觀測菌斑，鑒定主要腐朽菌；剖開標(biāo)本，檢查蟲蛀情況和害蟲種類。對有病害的構(gòu)件進(jìn)行腐朽和蟲害分級[2] ，判定木結(jié)構(gòu)病害的等級。見圖1。

檢查發(fā)現(xiàn)，梅城古鎮(zhèn)現(xiàn)存的木結(jié)構(gòu)古建筑普遍存在霉菌腐朽、蟲蛀現(xiàn)象，表現(xiàn)為木結(jié)構(gòu)榫頭下沉破損、梁柱嚴(yán)重錯(cuò)位、變形、榫卯脫節(jié)和結(jié)構(gòu)斷裂等，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體系破壞，影響使用安全。見圖2。

1.2 病害機(jī)理分析

1.2.1 菌類腐朽

腐朽是真菌在木材中寄生引起的，侵蝕木材的真菌有三類，即木腐菌、變色菌、霉菌。

1）木腐菌：木材發(fā)生腐朽主要原因是木腐菌的作用。木材的主要成分中纖維素占40％～50％，半纖維素占10％～30％，木質(zhì)素占 20％～30％[3]，為木腐菌的生長提供所需要的能量。木材腐朽后，會發(fā)生一系列生化反應(yīng)，造成木材變色，力學(xué)性能降低。見圖3。

2）變色菌：一般發(fā)生在木結(jié)構(gòu)邊緣，以細(xì)胞內(nèi)存儲的糖分為養(yǎng)料，保持細(xì)胞壁完好。變色菌使邊材變成紅、藍(lán)、綠、黃、褐或灰等顏色，除影響外觀外，對木材強(qiáng)度影響不大。見圖4。

3）霉菌：生長在木材表面上，是一種發(fā)霉的真菌，對材質(zhì)無甚影響。將木材表面刮凈就可清除。見圖5。

1.2.2 蛀蝕腐朽

蟲蟻在木材細(xì)胞中產(chǎn)卵，孵化成幼蟲，幼蟲蛀蝕木材，形成大小不一的蟲孔。蛀蝕木結(jié)構(gòu)的昆蟲主要是木蜂和白蟻。蟲蟻蛀蝕木材目的是取食和筑巢。

2 古建筑修繕防腐防蟲蛀做法

2.1 腐朽原因及處理措施

木結(jié)構(gòu)的腐蝕、蟲蛀與木材的濕度有關(guān)[4]，含水率控制是木材防腐處理的關(guān)鍵。木結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計(jì)上通過疏導(dǎo)雨水、加大防護(hù)、加強(qiáng)空氣流動，阻斷真菌和蛀蟲賴以生存的條件，達(dá)到防霉的效果。

2.1.1 木材含水率

水在木結(jié)構(gòu)受損時(shí)進(jìn)入，在一定溫度下，木材腐朽；木材的含水率達(dá)到或超過纖維飽和點(diǎn)，腐蝕快速發(fā)生。根據(jù) GB 50206—2002《木結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定的各類木構(gòu)件含水率標(biāo)準(zhǔn)要求，用木材含水率測定儀快速檢查；根據(jù)各類木構(gòu)件的尺寸及對各種木構(gòu)件含水率的不同要求，對規(guī)格較大、較難干燥的木柱、梁及要求含水率較低的屋面板、地板等，采用延長氣干時(shí)間的方法進(jìn)行處理，直到木材含水率滿足要求。見表1。

2.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)能夠有效避免水和水蒸氣對木結(jié)構(gòu)侵害。

1）設(shè)置300 mm以上的墻裙，使墻體木結(jié)構(gòu)部分避免雨水影響。

2）設(shè)置通風(fēng)空間，通風(fēng)帶的寬度至少要20 mm，避免雨水沉積，確保木制外墻飾面板受潮后，木結(jié)構(gòu)能很快干燥。

3）木結(jié)構(gòu)和飾面板要進(jìn)行防水底漆和防腐涂料保護(hù)，確保隔離雨水對木結(jié)構(gòu)的影響。

4）設(shè)置合理寬度的挑檐，減少雨水對墻體的影響。

5）連接部位的設(shè)計(jì)要考慮濕度變化產(chǎn)生的收縮和膨脹對構(gòu)件的破壞；此外，木建筑的所有金屬連接件必須是防銹的。

2.2 做法

真菌和蛀蟲生存的必要條件：充足的氧氣、適宜溫度和濕度，控制其中一個(gè)因素，即可防止木材腐蝕。結(jié)合對木材腐朽原因和蟲蛀機(jī)理分析，認(rèn)為防腐設(shè)計(jì)可以從木材的選擇、木材的干燥、木材的防腐和木材的防腐構(gòu)造設(shè)計(jì)4方面來考慮。

2.2.1 木材的選擇

梅城古鎮(zhèn)屬于浙西南地區(qū)，古民居建筑是徽派和浙西建筑融合而來的，基本是明清時(shí)期建筑，木結(jié)構(gòu)以杉木為主、松木為輔。根據(jù)木材市場的情況，采用以松木和杉木為主的軟木材類對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行修繕。

2.2.2 木材的干燥處理

修繕木材主要以進(jìn)口為主，原木剝皮后，在原產(chǎn)地露天放置一定時(shí)間后，經(jīng)數(shù)月海運(yùn)至港口堆置。修繕?biāo)媚静闹饕袃煞N干燥方式：一是自然通風(fēng)干燥，將木材放置在場地內(nèi)，利用空氣流動，將木材的水分通過熱傳導(dǎo)蒸發(fā)掉，到達(dá)干燥的目的，一般柱子和粱的尺寸在30 cm以上時(shí)需要放置50～60 d，直徑越大，需放置時(shí)間越長，直至到達(dá)設(shè)計(jì)所需要的含水率木材；二是采用人工干燥法中的氣干法，利用設(shè)備制造的蒸汽加熱窯內(nèi)的空氣，借助于強(qiáng)制循環(huán)使空氣的熱量經(jīng)熱傳導(dǎo)帶給木材，木材內(nèi)的水分經(jīng)空氣流動蒸發(fā)出來，干燥結(jié)果表明，一般木構(gòu)件在窯內(nèi)氣干法20 d左右，基本滿足設(shè)計(jì)木材含水率的要求。氣干法一般用于工期比較緊，自然干燥滿足不了工期要求時(shí)。

木構(gòu)件在含水率檢測達(dá)設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行防水、防腐處理。

2.2.3 木材防腐處理

根據(jù)使用廣泛和簡易施工的原則，采用浸泡法和噴淋涂刷法[5]兩種防腐工藝。見表2。

梁、柱等木構(gòu)件采用的是硬木類型，木材本身具有一定的抗腐能力，涂刷過CCA防腐劑后，防腐效果大大增強(qiáng)。

2.2.4 防腐構(gòu)造設(shè)計(jì)

1）防水、防潮節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。梅城屬低緯度地區(qū)，高溫多雨、氣候潮濕，木結(jié)構(gòu)易腐。從防水設(shè)計(jì)角度考慮，若采用夾桿式或抱箍式，能減少木柱被雨水的浸泡。見圖6。

木結(jié)構(gòu)建筑的坡屋面采取木條交錯(cuò)層疊、多類型防雨幕墻、設(shè)置屋面懸挑和坡度等方式來加速雨水順流，降低雨水的侵害。見圖7。

2）防蟲蟻設(shè)計(jì)。充分考慮白蟻的危害，在地基處理時(shí)要進(jìn)行消殺，對地基周圍土壤采取鋼絲網(wǎng)隔離、封閉等措施防蟲；整體澆筑混凝土板，有效加筋，保證不會因底板開裂而帶來隱患。增設(shè)0.7 mm×0.5 mm鋼絲防護(hù)網(wǎng)[6]，避免白蟻飛入通風(fēng)口、窗戶和排水口等。

3 結(jié)語

在木結(jié)構(gòu)建筑修繕中合理的選擇木材，柱和梁選擇以硬木為主，松木和杉木作為局部更換部件使用；經(jīng)防腐處理木材的含水率低于15%；選擇合適的化學(xué)藥劑進(jìn)行有效的處理，CCA水溶性防腐吸藥量要＞4.0 kg/m3，同時(shí)在合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)能，最大程度降低木材所處環(huán)境的水分，確保木結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而提高木結(jié)構(gòu)建筑的使用年限。

參考文獻(xiàn)：

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[6]易? ? 欣，于? ? 伸.從牌坊倒塌事故看木結(jié)構(gòu)建筑的防腐設(shè)計(jì)[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，19（2）：87-91.

收稿日期：2022-04-13

作者簡介：劉景雷（1981 - ）， 男， 碩士， 安徽亳州人， 高級工程師， 從事仿古建筑的設(shè)計(jì)及施工管理工作。