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

史永強

摘 要：在歷史不斷發(fā)展演變的過程中，遺留下大量的古代建筑。這些具有深厚文化底蘊的古建筑可以說是人類的寶貴財富。我國古建筑大多以木結(jié)構(gòu)為主，具備較強的抗震性能。但其往往也容易受到外界自然因素的影響，出現(xiàn)腐蝕、塌方、變形等一系列故障隱患。這就需要相關(guān)人員及時做好修復(fù)工作，合理使用新型建筑材料，使古建筑恢復(fù)到原來樣貌。文章主要對木結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)中新型材料的有效使用展開闡述分析。

關(guān)鍵詞：古建筑；木結(jié)構(gòu)；新型材料；應(yīng)用

中華民族擁有著悠久的歷史文化，而古建筑能夠充分展現(xiàn)我國的歷史文化。它不僅僅是歷史發(fā)展、文明進步的一種象征，同時還能為科學(xué)研究提供真實的歷史材料。木結(jié)構(gòu)作為古建筑使用最頻繁的結(jié)構(gòu)之一，具有良好的穩(wěn)定性和使用性能，所以在古代一直被廣泛應(yīng)用在建筑建造上。但同時無法避免的是，木結(jié)構(gòu)建筑易受到侵蝕、老化等因素影響，出現(xiàn)不同程度的破損。為使原有木結(jié)構(gòu)不發(fā)生較大變化，工作人員需要及時對木結(jié)構(gòu)建筑展開修復(fù)，盡可能恢復(fù)古建筑的原貌。

1 古建筑修復(fù)原則

基于對《古建筑維護與加固技術(shù)規(guī)范》的深入了解可知，在對古建筑進行加固修復(fù)時必須確保建筑原狀不發(fā)生改變，且應(yīng)嚴(yán)格按照原建筑形式、施工材料和施工工藝等進行修復(fù)，即在不改變原建筑結(jié)構(gòu)、樣貌的基礎(chǔ)上達到修復(fù)目的。與以往傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)手段相比，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)修復(fù)技術(shù)會使用較多的新型材料，這大大提高了古建筑的修復(fù)效果，新型材料在建筑領(lǐng)域具有較好的發(fā)展前景。從當(dāng)前我國文物保護現(xiàn)狀來看，古建筑保護存在著較多問題，其中最突出的是社會公眾的古建筑保護意識不高且缺乏責(zé)任感。盡管部分地區(qū)加大了古建筑的保護力度，但卻沒有引起當(dāng)?shù)孛癖姷年P(guān)注、重視。這大大增加了當(dāng)?shù)毓沤ㄖ谋Ｗo難度，再加上人們生活水平的不斷提高，古建筑的使用性能與實際需求之間的差距越來越大。在這種情況下，古建筑保護所面臨的問題日益嚴(yán)峻，相關(guān)部門應(yīng)高度重視。

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

通常來說，在對一些稀有木結(jié)構(gòu)或是大型木結(jié)構(gòu)展開修復(fù)時，工作人員并不會大范圍尋找相似材料代替，而是僅僅對局部受損材料進行修復(fù)，并在此基礎(chǔ)上增強木料節(jié)點，使其趨于穩(wěn)固。隨著新型材料產(chǎn)業(yè)的不斷創(chuàng)新優(yōu)化，木結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)使用到的新型材料種類也越來越多。新型材料的應(yīng)用不但能使木結(jié)構(gòu)古建筑恢復(fù)到原先樣貌，還能進一步提高相關(guān)構(gòu)件的力學(xué)性能，有效延長古建筑的壽命。當(dāng)前木結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)中最常見的新型材料包括玻璃纖維增強材料、化學(xué)加固材料和碳纖維增強材料等?，F(xiàn)就上述材料應(yīng)用情況展開闡述分析。

2.1 碳纖維增強材料

據(jù)相關(guān)調(diào)查可知，木結(jié)構(gòu)普遍具有彈性模量較低且易受自身因素影響出現(xiàn)變形等特點。修復(fù)人員可以將一些高強度復(fù)合型材料與木結(jié)構(gòu)材料融合在一起，產(chǎn)生全新的木結(jié)構(gòu)材料，從而更好地滿足古建筑的荷載要求。其中碳纖維增強材料無論是在力學(xué)性能上，還是在使用成效上，都遠遠超出普通材料，主要表現(xiàn)在膨脹系數(shù)、抗拉強度和模量等方面上。力學(xué)性能較強可以說是碳纖維增強材料的突出優(yōu)勢之一，與普通類型材料相比其強度超出約30～50倍，這樣能很大程度上降低因自身重量而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)負荷，確保木結(jié)構(gòu)古建筑處于相對安全穩(wěn)定的狀態(tài)。碳纖維增強材料應(yīng)用在木結(jié)構(gòu)上，可以提高木結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，確保木結(jié)構(gòu)修復(fù)之后保持長久的穩(wěn)定。碳纖維布是碳纖維增強材料在修復(fù)工程中具體的應(yīng)用形式，將該材料與配套浸漬膠共同使用，可形成碳纖維復(fù)合型材料，能構(gòu)建相對完整的碳纖維布片材料增強體系，普遍適用于建筑結(jié)構(gòu)裂縫、材料老化和惡劣環(huán)境下的防護加固工程中。在粘貼碳纖維布之前，要對被修復(fù)和加固的木結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面進行全方位的清潔，然后再粘貼碳纖維布，之后使用輥筒擠出氣泡，并按壓密實。最后，需要對加固修復(fù)后的木結(jié)構(gòu)表面涂刷防護層，以保證其耐久性。

2.2 玻璃纖維增強材料

玻璃纖維增強材料與碳纖維增強材料具有相似性。從上文可知，碳纖維增強材料具有較強的力學(xué)性能、抗腐蝕性和較高的使用強度等優(yōu)勢，但同時也存在著不足之處，即約束矩形橫截面時力學(xué)性能難以充分發(fā)揮，容易造成材料的浪費。玻璃纖維增強材料具有耐高溫、剛性強、抗沖性能強等特性，而且它燃燒性較低，大部分玻璃纖維增強材料不能點燃，是一種阻燃材料。出于對性價比的考慮，修復(fù)人員可以將玻璃纖維增強材料應(yīng)用到木結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)中去，這樣一來不但能有效增強木結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和耐久性能，并且對受損的木結(jié)構(gòu)具有加固作用。

2.3 化學(xué)加固材料

木結(jié)構(gòu)在潮濕的環(huán)境下非常容易腐爛，造成木結(jié)構(gòu)受損、不穩(wěn)定。木結(jié)構(gòu)也常因未做好防蟲措施而被蛀蟲大量侵蝕，使木材內(nèi)部形成大面積中空。對于因潮濕而腐爛的情況，應(yīng)先去除腐爛的部分，然后用不飽和聚樹脂等化學(xué)試劑填充，從而起到加固效果。對于受到蛀蟲啃咬不容易修復(fù)的部分，修復(fù)人員可使用較為先進的超聲波等現(xiàn)代檢測儀器對其展開科學(xué)的加固修復(fù)，再進行防蟲處理。經(jīng)過化學(xué)修復(fù)后的木結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)在外形上并不會有太大差別，且抗腐蝕性也相對較強，可大大延長木結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2.4 連續(xù)玄武巖纖維材料

據(jù)相關(guān)古建筑修復(fù)實例顯示，木結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)中玄武巖纖維材料的使用效果也較好。連續(xù)玄武巖纖維材料普遍具有可塑性強、抗腐蝕性強和力學(xué)性能好等眾多優(yōu)勢，是新型的無機纖維材料。在使用該材料對木構(gòu)件進行修復(fù)后，不但能保證木結(jié)構(gòu)完全恢復(fù)到原有狀態(tài)，而且操作極其簡便。具體操作過程分為以下步驟：首先，修復(fù)人員需要做好木結(jié)構(gòu)表面處理工作，如表面壓平處理和表面清潔等，確保木結(jié)構(gòu)表面不會出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象；其次，在木結(jié)構(gòu)表面粘貼纖維布，并沿著纖維受力的方向慢慢擠壓氣泡；最后，在纖維布表面涂抹樹脂，這樣能起到良好的保護效果，并大大延長木結(jié)構(gòu)的使用壽命。連續(xù)玄武巖纖維材料的加固方法有兩種：一是主動加固法，另一種是被動加固法。主動加固法是將纖維布粘貼在木結(jié)構(gòu)表面上，然后在縫隙處注入BFS溶液，從側(cè)面施加壓力以達到加固效果。被動加固法則是將纖維布直接纏繞粘貼在木結(jié)構(gòu)上。

3 新型修復(fù)材料的未來發(fā)展前景

我國古代建筑與我國燦爛悠久的文明一樣，擁有著古老歷史，且蘊含極高的文化價值。隨著歷史進程的不斷演變，我國許多古建筑仍保留著最初的原貌，矗立在中華大地上。它們是中華文明的代表與象征，凝聚了古人的勤勞與智慧，保護好這些物質(zhì)文化遺產(chǎn)是對傳統(tǒng)中國文化的傳承與延續(xù)。從目前實際情況來看，我國不少木結(jié)構(gòu)古建筑都受到了一定程度的損壞，亟待修復(fù)、保護。但相關(guān)工作人員修復(fù)技術(shù)水平較低、人員數(shù)量不足等因素嚴(yán)重阻礙了木結(jié)構(gòu)古建筑的修復(fù)與保護。隨著科技的發(fā)展，將會有更多的新材料應(yīng)用到木結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)中，擁有著廣闊的發(fā)展前景。長此以往，從業(yè)人員的水平也將會大幅度提高，施工操作也能更加快速便捷，對我國古建筑修復(fù)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著極大的推動作用。

4 結(jié)語

總而言之，木結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)工程中新型材料的使用已逐漸成為未來發(fā)展的必然趨勢。新型材料不僅能大大提高木結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和使用壽命，還能確?；謴?fù)古建筑的原有樣貌。現(xiàn)階段最常見的幾種新型修復(fù)材料有碳纖維增強材料、化學(xué)加固材料、玻璃纖維增強材料和玄武巖纖維材料等。不同類型的修復(fù)材料具有各自的獨特優(yōu)勢，需要修復(fù)人員從工程實際情況出發(fā)，選出最為合適的修復(fù)材料。新型材料在未來具有良好的發(fā)展前景，能夠為我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好條件，能更好地推動我國物質(zhì)文化遺產(chǎn)事業(yè)向前發(fā)展。