木材缺陷的調(diào)查研究及修補(bǔ)方案

謝丹丹，呂九芳

(南京林業(yè)大學(xué) 家居設(shè)計(jì)與工程學(xué)院，南京 210037)

木材缺陷的調(diào)查研究及修補(bǔ)方案

謝丹丹，呂九芳

(南京林業(yè)大學(xué) 家居設(shè)計(jì)與工程學(xué)院，南京 210037)

介于出土木制品文物和尚存于世的木制品、木家具以及木建筑的珍貴性和保存性，這類物品在進(jìn)行保護(hù)和修復(fù)的工作中存在一些障礙。因此，就此分析一些老的木家具、木建筑以及存放過久的木材出現(xiàn)的缺陷，介紹前人遇到類似問題時(shí)在修復(fù)保存過程中使用的手法，簡單探究是否還有稍微便利或者更有利于修復(fù)保存的途徑。

木材；缺陷；修復(fù)與保存

0 引言

木材是一種可再生資源，它不像石油和天然氣等物質(zhì)一樣不可再生。石油等物質(zhì)就像是在用著老祖宗的積攢或是子孫的財(cái)產(chǎn)，用一點(diǎn)就少一點(diǎn),不可再生(至少是近幾百年是不會再生)，而木材不會,樹木雖然有著自己的生長周期，只要樹種存在，成長只是時(shí)間問題。有的樹種可能需要很長時(shí)間才能長大，有的則只需要很短時(shí)間。因?yàn)樗鼈儽旧淼囊恍┨匦允沟盟鼈兣c眾不同,現(xiàn)在更是出現(xiàn)了一些速生木材，在一定程度上彌補(bǔ)了某些木材在生理周期上比較漫長的缺陷。木材還有著很多其它的物理特性，比如：本身就是自然界的空氣凈化器，木材吸收著空氣中的二氧化碳，但釋放著氧氣給我們，有資料顯示，全球最大的氧氣來自亞馬遜平原，若亞馬遜平原的樹木再繼續(xù)被砍伐，世界各地人群都將面臨缺氧的威脅。目前，在各國的倡導(dǎo)下，很多國家都開始退耕還林,采取必要的保護(hù)措施。木材具有調(diào)濕性能，當(dāng)它周圍環(huán)境的溫濕發(fā)生不平衡時(shí)，木材自己適當(dāng)?shù)匚栈蛘哚尫潘?，以緩和環(huán)境濕度不平衡帶來的不適；木材還具有一定的隔音性能，能提供舒適的環(huán)境，這使得不僅是古代人喜歡用木制品，現(xiàn)代人也對木頭情有獨(dú)鐘，因此木材市場呈上升趨勢。

然而由于時(shí)間、環(huán)境、溫濕度、微生物等因素的影響，木材也會生病，開始出現(xiàn)腐朽[1]、開裂[2]等缺陷，這對現(xiàn)有木材的加工，以及出土木制品、木家具還有老式木建筑等歷史文物的保存都有限大影響。

1 木材的缺陷形成

1.1 木材的缺陷展示

木材的缺陷有蟲害、節(jié)子、腐朽、樹干形狀彎曲、開裂等。如圖1～圖4所示，部分缺陷(圖片由作者親自拍攝，地點(diǎn)位于淮安楚秀園內(nèi))。

圖1 蟲害 圖2 節(jié)子 圖3 腐朽 圖4 樹干彎曲

1.2 部分原因分析

蟲害[3]的形成是因?yàn)橛懈鞣N昆蟲在木材里生存，開辟洞口進(jìn)入木材內(nèi)部，形成蟲眼結(jié)構(gòu)，蟲眼破壞了木材樹干的完整性，降低了木材的力學(xué)強(qiáng)度。節(jié)子是樹干的小腫瘤，質(zhì)地比較堅(jiān)硬，加工木材時(shí)一般要避開這類缺陷，防止在鋸切時(shí)木材開裂和刀具損傷，但是現(xiàn)在很多設(shè)計(jì)師以這種天然缺陷為美，使得家具的設(shè)計(jì)越來越有風(fēng)格，也大大提高了木材的利用率。腐朽的原因就是木材遇到潮濕環(huán)境，且自身調(diào)節(jié)不了，加上木腐菌侵入木材內(nèi)部，使得木材細(xì)胞壁遭到破壞，木材物理性能減弱，木材變得脆弱松散如面粉一般，這時(shí)木材整體抗彎抗剪能力幾乎喪失，不能用于加工制造。樹干形狀彎曲，在樹木生長周期內(nèi)，樹木受到外界不定因素的影響，樹干產(chǎn)生了畸形的生長曲線，不再是向上生長，而是在不同區(qū)段發(fā)生角度各異的彎曲，但其性能變化不大，而且在自然界形成了不一樣的風(fēng)景。開裂是木材從生長周期到被砍伐制作整個(gè)過程都會不定時(shí)出現(xiàn)的缺陷。形成原因可能是在受拉或受壓等情況下，發(fā)生在木材纖維與纖維之間分離產(chǎn)生的裂縫開口。若在砍伐時(shí)被發(fā)現(xiàn)，在后期制造中就可以適當(dāng)?shù)谋苊?，若是在制作時(shí)木材突然發(fā)生斷裂，會大大影響工作效率與產(chǎn)品質(zhì)量。

2 現(xiàn)有修復(fù)方式

當(dāng)代存在需要修復(fù)的物品：其一，木建筑的加固、替換、更新修復(fù)；其二，從古至今留存下來的古家具構(gòu)件的缺失、開裂、加固等修復(fù)；其三，是考古人員從考古現(xiàn)場出土的一些木制文物(包括家具文物)的保存與還原等修復(fù)；其它相關(guān)物品。本文主要針對的是上述提到的三個(gè)重要的方面進(jìn)行研究。

木制品的修復(fù)分為兩種：第一種是正要出土的木制品文物修復(fù)與保存；第二種是在世的老木制品的修復(fù)與保存。

2.1 出土文物保護(hù)與修復(fù)

出土文物[4]的修復(fù)，首先要確定文物是否能暴露在自然環(huán)境中，因?yàn)橛行┪锲烽L時(shí)間埋藏在地底里，已經(jīng)不適應(yīng)暴露在空氣環(huán)境中，一旦暴露出來，整體的分子物質(zhì)或者自身的色彩、紋理、強(qiáng)度都會受到影響，損失低時(shí)，物品整體還在，只是一些原來的面貌發(fā)生改變；損失高時(shí)，物體一旦拿出來就變得脆弱不堪，散成屑子。所以在挖掘前要做好調(diào)查工作，準(zhǔn)備好即時(shí)要用的物品。(1)有的文物要立刻放入事先預(yù)存好的液態(tài)化學(xué)試劑中，才能保存；(2)有的需要噴涂化學(xué)保護(hù)劑在文物表面，進(jìn)行暫時(shí)保護(hù)；(3)有的需要用化學(xué)藥劑替換文物內(nèi)部物質(zhì)，避免文物發(fā)生不確定因素?fù)p壞；④有的可能需要簡單地用布包裹和塑料袋子密封；(5)有的缺失部分和破損部分需要進(jìn)行填充材料照原樣復(fù)原；(6)最后的保存需要在恒溫恒濕的保護(hù)箱內(nèi)進(jìn)行，不能直接暴露在空氣層中(不論最后是否在博物館[5]進(jìn)行文物陳列展示)。具體使用方式依照具體實(shí)物情況而定，特殊情況還不予出土，要繼續(xù)埋藏，等后期技術(shù)達(dá)到再繼續(xù)深入挖掘。

2.2 木建筑的保護(hù)與修復(fù)

木建筑修復(fù)，本文提到的是來自論文《 北京近現(xiàn)代建筑木屋架微生物劣化機(jī)理與修復(fù)技術(shù)評析》[6]當(dāng)中的老建筑。文中提到的技術(shù)，首先是使用超聲波探測儀器[7]對木建筑的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行檢查，找出內(nèi)部強(qiáng)度缺失的開裂部分，根據(jù)具體的位置和不同的情況計(jì)劃加固維修的方案。如圖5 所示的是探測具體操作。然后使用碳纖維(CFRP)進(jìn)行加固修復(fù)。如圖6所示的加固前和加固后的對比圖。通過研究發(fā)現(xiàn)，CFRP布包裹在需要加固的構(gòu)建上，大大增強(qiáng)了構(gòu)建的力學(xué)性能，還有利于木結(jié)構(gòu)的防腐，且施工比較簡單，總體來說這類技術(shù)是具有發(fā)展前景的。

圖5 探測步驟

圖6 加固比較圖

但是針對現(xiàn)在而言還有很多老建筑都是面臨著被拆毀的現(xiàn)狀，如圖7所示三張圖。

圖7 拆毀圖(圖片來自山西代縣新城)

其他措施介紹:(1)在破裂處相切方向嵌入洋釘進(jìn)行加固；(2)加木塊補(bǔ)在破裂處，增加強(qiáng)度；在承重部位用新木材重新加固支持；(3)表面用帶強(qiáng)度的繩或布進(jìn)行表面綁縛加固修復(fù)；(4)或用膠黏劑加固破裂處等方式。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場具體情況進(jìn)行討論和制定實(shí)施方案。

2.3 木家具修復(fù)與保存

在這介紹一下呂九芳當(dāng)年修復(fù)過的一件家具[8]。修復(fù)的家具是館藏在吉林省博物館的一對紫檀木制的清代雕龍椅，但是其中的一把椅子右側(cè)的整只扶手缺失，對此相關(guān)人員開始對這把有缺憾的龍椅展開了修復(fù)工作，使用的方案還是比較傳統(tǒng)的倒模作胚，然后再進(jìn)行表面裝飾修補(bǔ)，復(fù)原成原來的大致樣式。如圖8所示(圖片來自原文)。其他措施介紹。(1)在破裂處相切方向嵌入洋釘進(jìn)行加固；(2)加木塊補(bǔ)在破裂處，增加強(qiáng)度；(3)表面用帶強(qiáng)度的繩或布進(jìn)行表面綁縛加固修復(fù)；(4)用膠黏劑加固破裂處，一般不多。(5)像上文所提進(jìn)行原型修復(fù)，一般用于貴重物品。

圖9所示的是一款丟棄的老櫥柜，很多農(nóng)村的拆遷人家將廢棄的老家具丟棄在外面，重新購買新的，這使得很多老家具都未被流傳,很多好的家具也失傳了。

時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步，這類工作也在不斷向前發(fā)展。有些以前不能做的工序，現(xiàn)在慢慢也可以實(shí)施。大量的破損文物、家具都可以進(jìn)行缺陷彌補(bǔ)了。

3 各種代替木材材料的新材料出現(xiàn)

3.1 家具上的變化

因?yàn)槟静臄?shù)量上的供不應(yīng)求，加上除開高檔紅木系列的家具非常昂貴外，就算是普通木材價(jià)格也相對高；且隨著其它材料的研究開發(fā)和科技的發(fā)展，各種替代的新型材料不斷出現(xiàn)，這也使得家具市場異?；钴S。比如由之前的竹條變成了現(xiàn)在的竹集成材，藤條類的材料變成現(xiàn)在的人造藤條，還有新出現(xiàn)的各類人造板、塑料、橡膠、玻璃、石材等。

3.2 建筑材料上的變化

建筑上材料的改變也有很多。雖然在古代的宮殿和房屋中都是使用圓木作為建材材料(這里不談貧窮家庭使用黃土蓋房)，木材的支撐性能、可利用性能和居住的環(huán)境性能都非常的優(yōu)異，但是木材還是存在一定的缺陷，比如在防火性、防蟲害性、生理周期維護(hù)、自身重量等方方面面還是有著古代人不能解決的問題。木屋被燒毀的事例層出不窮，如圖10所示，此圖是作者2016年2月春節(jié)期間在重慶拍攝，此圖是一處當(dāng)時(shí)居民居住的老屋子，整體采用純木制材料，屋頂采用的是木框架梁體構(gòu)造，屋頂面鋪設(shè)青瓦，這類建筑現(xiàn)今依然存在于重慶部分山區(qū)，但政府不重視這類老建筑群保護(hù)和村民自行進(jìn)行拆除再重建新房，使得歷史遺物慢慢減少。這類地區(qū)還保留著冬天燒火炕的習(xí)俗，有時(shí)因?yàn)槿藛T看理不當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，大量老屋燒毀，增加了老木建筑的消失率。

建筑材料上的變化更是巨大，隨著建筑設(shè)計(jì)高層化越來越明顯，建筑裝飾設(shè)計(jì)的日新月異，同時(shí)也帶動著相關(guān)建筑材料的研究發(fā)展。首先，建筑技術(shù)上出現(xiàn)了智能科技建筑，例如3D機(jī)械建筑，3D建房已經(jīng)可以很精確很快速地完成建設(shè)要求。其次，建筑使用材料上的變化，有保溫墻體材料、新型混凝土材料、預(yù)制組件材料、還有防水防潮等材料。

圖8 修復(fù)圖 圖9 丟棄櫥柜圖 圖10 老建筑圖

4 結(jié)束語

對木材物理性能與化學(xué)性質(zhì)的研究還要繼續(xù)不斷深入，木材的缺陷也隨著自身的變異不斷地出現(xiàn)新的變化，目前還未找到先進(jìn)的方法去抑制及改變這些不利因素。在用已有方式保護(hù)樹木正常生長的前提下，還要繼續(xù)去研發(fā)更好的技術(shù)。

對出土木制品、現(xiàn)有木家具和木建筑歷史遺留文物的維修與保護(hù)，都在基于對木材的各種性質(zhì)的研究基礎(chǔ)上，只有多了解木材性能，才能更好的去修復(fù)和保護(hù)好歷史的縮影。下面有幾點(diǎn)建議僅供參考。

(1)木材防腐的研究。盡量堅(jiān)持可持續(xù)性發(fā)展，不接觸有毒有害物質(zhì)。

(2)木材內(nèi)部缺陷的探測。堅(jiān)持科技創(chuàng)新理念，創(chuàng)新發(fā)明設(shè)計(jì)高科技產(chǎn)品，更精確的找到木材內(nèi)部問題，讓這類探測產(chǎn)品更廣泛的應(yīng)用到市場，簡單操作，嚴(yán)格把控木材檢測。

(3)在木材開裂修補(bǔ)上研究，未來有必要研究一種膠體物質(zhì)注入木材內(nèi)部，在內(nèi)部慢慢發(fā)生反應(yīng)與木材緊密聯(lián)結(jié)在一起，既能加固木材性能又能彌補(bǔ)缺陷。

[1] 戴玉成.中國林木病原腐朽菌圖志[M].北京：科學(xué)出版社,2005.

[2] 王麗宇.木材裂紋擴(kuò)展及其斷裂行為的研究[M]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社,2004.

[3] 彭德霞,葉曉寧.剖析林業(yè)病蟲害預(yù)防控制和防治[J]. 技術(shù)與市場,2014(12):388-389.

[4] 劉欣鑫.淺談文物檔案管理及計(jì)算機(jī)在文物檔案管理中的應(yīng)用[J].北方文物,2012(1):103-104.

[5] 楊勤.博物館文物管理工作存在問題及其解決對策探討[J].大眾文藝,2015(14):48-48.

[6] 李煊.北京近現(xiàn)代建筑木屋架微生物劣化機(jī)理與修復(fù)技術(shù)評析[D].北京：北京工業(yè)大學(xué),2013.

[7] 余斌,高珊,王立海,等.超聲波在原木內(nèi)部傳播理論研究[J].森林工程,2014(1): 92-95.

[8] 呂九芳.明清古舊家具及其修復(fù)與保護(hù)的探究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué),2006.

(責(zé)任編輯：孫文彬)

Investigation and Study of Wood Defects and the Repair Program

XIE Dan-dan，LV Jiu-fang

(College of Furnishings and Industrial Design, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)

There are some obstacles in the protection and restoration of the relics of the unearthed wood products and the survivability of wood products, wooden furniture and wooden buildings. Therefore, this paper analyzes wood defects in some of the old wooden furniture, old wooden buildings and wood after long storage. The approaches for repair and preservation when a similar problem was encountered in the past are introduced. Future approaches for more effective repair and preservation are also discussed.

wood; defects; repair and preservation

2016-12-27

謝丹丹(1993-)，女，江蘇南京人，在讀碩士，主要從事木材加工及古典家具修復(fù)研究。

TU531.1

A

1009-7961(2017)03-0028-05