膠合木結(jié)構(gòu)檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)方法探討

朱建偉， 金銀慧， 付 寧， 閆培英

(內(nèi)蒙古大興安嶺林業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 022150)

1 引言

我國(guó)對(duì)木結(jié)構(gòu)建筑的使用有著非常悠久的歷史，木結(jié)構(gòu)最近幾年發(fā)展速度也非常快，西方國(guó)家修建了大量的木結(jié)構(gòu)橋梁與房屋建筑，我國(guó)局部地區(qū)也陸續(xù)修建了一些現(xiàn)代化的木結(jié)構(gòu)工程，但和西方國(guó)家相比，仍處于起步的階段。在當(dāng)前木結(jié)構(gòu)工程施工結(jié)束之后，需要開(kāi)展及時(shí)的養(yǎng)護(hù)工作，否則就會(huì)對(duì)其壽命造成直接的影響。

2 膠合木結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單介紹

膠合木結(jié)構(gòu)是指利用膠粘的方法，將木料與膠合板拼接成尺寸符合要求的整體木材結(jié)構(gòu)。其主要分為層板膠合結(jié)構(gòu)與膠合板結(jié)構(gòu)。層板膠合結(jié)構(gòu)是采用木板或者小方木重疊合成矩形、工字型的結(jié)構(gòu)。其在實(shí)際的使用過(guò)程中，可以采用小材大用和短材常用的形式，將不同等級(jí)的木料配置成不同的受力部位，能夠進(jìn)一步提升木材的利用率。但如果構(gòu)件的生產(chǎn)數(shù)量比較少，其使用價(jià)格就會(huì)相對(duì)比較高，只有大量進(jìn)行使用，才能得到比較好的經(jīng)濟(jì)效果。膠合板通常為鑲板或者普通木材膠合結(jié)構(gòu)，其可以分為能夠承受剪切力的工字形、拱以及框架[1]。膠合板的寬度比較大，具有比較強(qiáng)的均質(zhì)效果，應(yīng)用范圍相對(duì)比較廣泛，可以作為承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行使用，滿足多種建設(shè)設(shè)計(jì)的要求，但其對(duì)質(zhì)量要求比較高，需要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。膠合木結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐用性，在很大程度上會(huì)取決于其膠合的質(zhì)量，需要開(kāi)展針對(duì)性的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)與制造的過(guò)程中，需要合理對(duì)拼接形式、膠合工藝條件進(jìn)行選擇。

一般要求膠縫的抗剪和抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于被膠合木材的強(qiáng)度，并具有良好的抗菌性和耐久性。對(duì)于膠的耐水性的要求，則按各種工程所處的不同條件，予以區(qū)別對(duì)待。如在經(jīng)常受潮的結(jié)構(gòu)中，應(yīng)使用耐水性強(qiáng)的苯酚甲醛樹(shù)脂膠或間苯二酚甲醛樹(shù)脂膠；在室內(nèi)有防潮的結(jié)構(gòu)中，可采用價(jià)格低廉的脲醛樹(shù)脂膠。

膠合木結(jié)構(gòu)由于自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在建筑工程中的應(yīng)用不斷增加，適用的范圍也不斷擴(kuò)大，各種膠合木機(jī)構(gòu)建筑工程越來(lái)越受到人們的喜愛(ài)。在膠合木結(jié)構(gòu)實(shí)際使用的過(guò)程中，其具有如下的優(yōu)點(diǎn)：①能夠通過(guò)對(duì)短薄木材的應(yīng)用，從而組成上百米的大跨度構(gòu)建，可以被制作成各種外形，截面的形狀也比較多，通常包括矩形、工字型、箱形等，可以根據(jù)建筑實(shí)際使用的情況，合理對(duì)外形進(jìn)行選擇，進(jìn)一步擴(kuò)大了木結(jié)構(gòu)的使用范圍。②通過(guò)剔除掉其中的木節(jié)、裂縫等缺陷，可以進(jìn)一步提升材料的強(qiáng)度。還可以根據(jù)其受力情況，采取更加合理的級(jí)配，可以將不同等級(jí)的木材用到構(gòu)件的不同應(yīng)力部位，從而進(jìn)一步提升木材的使用率，避免劣質(zhì)材料流入到工程當(dāng)中。③由于膠合木構(gòu)件使用的木板比較干燥，木板的含水率也通常會(huì)小于15%，其制成的膠合木結(jié)構(gòu)也不容易出現(xiàn)干裂和扭曲變形的情況。

3 膠合木結(jié)構(gòu)檢測(cè)的有效方法

無(wú)損檢測(cè)屬于表面損傷檢測(cè)方法中的一種，在無(wú)損檢測(cè)儀當(dāng)中有一種彈簧針裝置，其直接壓在鋼針木頭之上，通過(guò)對(duì)刺穿距離的計(jì)算，就可以掌握木頭的腐朽程度。該檢測(cè)技術(shù)在木結(jié)構(gòu)軟腐檢測(cè)中的應(yīng)用比較多。如果木材的表面損傷無(wú)法確定，通過(guò)該方法的應(yīng)用，就可以得到一個(gè)準(zhǔn)確的檢測(cè)報(bào)告[2]。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，其最大的優(yōu)勢(shì)是在檢測(cè)的過(guò)程中，不會(huì)對(duì)膠合木自身結(jié)構(gòu)造成破壞，可以在重要位置結(jié)構(gòu)檢測(cè)中進(jìn)行應(yīng)用。然而，該技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中，需要使用無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，其價(jià)格比較高，檢測(cè)效果差異往往比較大，這在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。

聲音檢測(cè)。在聲音探測(cè)的過(guò)程中，其會(huì)使用錘子或者其它物體來(lái)敲擊木材，這是一種非常古老的物體內(nèi)部檢測(cè)方法。通過(guò)對(duì)其聲調(diào)和音色的檢測(cè)，就可以及時(shí)掌握木材內(nèi)部的空洞情況。雖然該方法應(yīng)用非常廣泛，但其對(duì)檢測(cè)人員的要求比較高。此外，該方法只能對(duì)木結(jié)構(gòu)表面損傷情況進(jìn)行檢測(cè)，在嚴(yán)重腐蝕結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用比較多。如果木結(jié)構(gòu)的腐朽情況比較輕，就需要采用其它方法進(jìn)行檢測(cè)，如鉆芯或者取芯。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，工作開(kāi)展比較簡(jiǎn)單，對(duì)被檢測(cè)物體的損壞程度較低，檢測(cè)效率比較高，但其對(duì)被檢測(cè)物有一定的要求，如檢測(cè)物體的尺寸和表面質(zhì)量，檢測(cè)精度也不是非常高，對(duì)技術(shù)的應(yīng)用范圍有一定的影響。

鉆孔和取芯法。鉆孔和取芯法在橋梁木結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用比較多。這兩種方法都可以對(duì)孔洞的深度和厚度進(jìn)行檢測(cè)。在鉆孔的過(guò)程中，經(jīng)常使用的是電鉆或者手搖鉆，還經(jīng)常會(huì)裝備3/8到3/4英寸的鉆頭。電鉆的運(yùn)行速度非常快，通過(guò)對(duì)手動(dòng)電鉆的使用，可以很好對(duì)木頭的腐朽情況進(jìn)行檢查。在通常的情況下，其對(duì)鉆孔區(qū)域的標(biāo)記會(huì)更加容易，能夠更方便觀測(cè)到鉆孔的光滑程度。通常的木材往往有各種缺陷，如樹(shù)脂囊和異常紋路。在腐蝕孔被發(fā)現(xiàn)之后，應(yīng)該及時(shí)采取補(bǔ)救的措施。通過(guò)對(duì)蛀蟲(chóng)洞的取芯，也可以掌握木質(zhì)材料的腐蝕信息。如果條件允許，也可以通過(guò)測(cè)定防腐劑滲透和保存深度，來(lái)獲得檢測(cè)結(jié)果。很多霉菌在木材早期就已經(jīng)出現(xiàn)，需要及時(shí)被矯正。由于霉菌在木質(zhì)結(jié)構(gòu)表面的擴(kuò)散現(xiàn)象比較廣泛，如果只是簡(jiǎn)單進(jìn)行培養(yǎng)，往往無(wú)法獲得木質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀況。在腐朽區(qū)域的檢測(cè)過(guò)程中，通常會(huì)采用取芯和濕度計(jì)使用相結(jié)合的方法。鉆孔檢測(cè)法最容易在木質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐敗證據(jù)之前，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種問(wèn)題，可以有效確定樣本的腐蝕和感染極限，在木質(zhì)結(jié)構(gòu)深層析分析當(dāng)中的應(yīng)用，也相對(duì)比較多。在鉆孔和取芯的過(guò)程中，需要使用到鉆孔器。如果采用鈍器敲擊木結(jié)構(gòu)的方法，對(duì)木結(jié)構(gòu)的損傷程度往往比較大[3]。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，其檢測(cè)精度是最高的，可以對(duì)木結(jié)構(gòu)深層問(wèn)題進(jìn)行了解，但會(huì)對(duì)木結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，這在一定程度上影響到了其應(yīng)用范圍。

X射線和斷層掃描法。X射線在木材內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用相對(duì)比較多。在X射線通過(guò)木材結(jié)構(gòu)之后，如果木結(jié)構(gòu)存在缺陷，就會(huì)直接改變射線照片的密度[4]。X射線技術(shù)在早期的應(yīng)用比較多，但其使用成本較高，且容易發(fā)生X射線泄漏的情況，威脅設(shè)備周圍人員生命安全，極大阻礙了其在木材檢測(cè)中的應(yīng)用。盡管其各種問(wèn)題非常多，但其對(duì)發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)和海洋蛀蟲(chóng)的效果非常突出[5]。該技術(shù)在實(shí)際開(kāi)展檢測(cè)的過(guò)程中，其檢測(cè)精度比較高，對(duì)木結(jié)構(gòu)的破壞作用比較小，能夠掌握木結(jié)構(gòu)深部的各種缺陷，但檢測(cè)設(shè)備的價(jià)格比較昂貴，對(duì)操作人員有一定的要求，如果操作不當(dāng)，容易對(duì)檢測(cè)人員身體造成一定的傷害。

4 膠合木結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)

因木材容易腐朽，所以在膠合木生產(chǎn)前要對(duì)木材進(jìn)行干燥處理，控制好水份，使木腐菌不易生長(zhǎng)，平時(shí)做好清理工作，保持木材表面干凈清潔不要遺留污垢，可用木蠟油漆護(hù)理(膠合木千萬(wàn)不能用普通木油)，因?yàn)槟鞠炗湍軡B透進(jìn)木材內(nèi)部，對(duì)木材進(jìn)行深層滋潤(rùn)保養(yǎng)；蠟?zāi)芘c木材纖維緊密結(jié)合，增強(qiáng)表面硬度，防水防污，因此對(duì)木材來(lái)說(shuō)，這樣的黃金組合能提供最出色的美化和保護(hù)作用[6]。一般建議每年夏天過(guò)后對(duì)木材有損傷裸露部分進(jìn)行小保養(yǎng)一次，3～4年需要大維護(hù)一次。還要做好膠合木的防蛀工作。防止木頭被蛀蝕，這里主要防止白蟻和甲蟲(chóng)這兩種昆蟲(chóng)，白蟻的危害較大，要因地制宜做好防范，建議每年4～6月份讓當(dāng)?shù)胤酪哒竟ぷ魅藛T對(duì)柱腳或者接地部分進(jìn)行一次噴灑[7]。

在工程交付使用后的兩年內(nèi)，使用單位(或房管部門)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)(如雪季、雨季和風(fēng)季前后)每年安排一次檢查。兩年以后的檢查，可視具體情況予以安排。檢查內(nèi)容：屋架支座節(jié)點(diǎn)有無(wú)受潮、腐蝕或蟲(chóng)蛀；天溝和天窗有無(wú)漏水或排水不暢；下弦接頭處有無(wú)拉開(kāi)，螺栓孔附近有無(wú)裂縫；屋架有無(wú)明顯的下垂或傾斜；拉桿有無(wú)銹蝕，螺帽有無(wú)松動(dòng)，墊板有無(wú)變形等[8]。對(duì)于暴露在室外、或者經(jīng)常位于在潮濕環(huán)境中的膠合木構(gòu)件，必須進(jìn)行定期檢查和維護(hù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)膠合木構(gòu)件有腐蝕和蟲(chóng)害的跡象，應(yīng)根據(jù)腐蝕的程度、蟲(chóng)害的性質(zhì)和損壞程度制定處理方案，及時(shí)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固或更換。膠合木的拱或柱應(yīng)定期對(duì)拱靴或柱靴進(jìn)行檢查和維護(hù)。應(yīng)重點(diǎn)檢查直接暴露在室外的拱或柱的表面層板是否有開(kāi)裂和腐朽。

當(dāng)構(gòu)件出現(xiàn)腐朽時(shí)，應(yīng)及時(shí)找出腐朽的原因，隔絕潮濕源。對(duì)于膠合木拱和超過(guò)屋面邊緣的構(gòu)件可采取延伸屋面或在拱體上加蓋保護(hù)層等措施防止腐朽發(fā)生。當(dāng)在拱體上加蓋保護(hù)層時(shí)，應(yīng)在拱截面四周固定厚度不小于15 mm的木龍骨后，再采用防水膠合板封閉，并預(yù)留通風(fēng)口。防水膠合板應(yīng)延伸到拱支座以下[9]。

已經(jīng)腐朽的構(gòu)件，可將懸挑明露部分切割成變截面梁。當(dāng)構(gòu)件去除腐朽部分剩下的截面仍能承載設(shè)計(jì)荷載時(shí)，可在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行防腐處理，也可待構(gòu)件干燥后，采用其他保護(hù)方法防止構(gòu)件進(jìn)一步腐朽。在去除腐朽部分時(shí)，腐朽材心必須徹底清除干凈，腐朽周圍的木材必須完全干燥[10]。

對(duì)構(gòu)件進(jìn)行非結(jié)構(gòu)性破壞的維修時(shí)，應(yīng)將腐朽部位清除并干燥，出現(xiàn)的空洞可采用木塊或環(huán)氧樹(shù)脂材料進(jìn)行填充。采用的木質(zhì)填充物必須經(jīng)過(guò)加壓和防腐處理。采用環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，應(yīng)將樹(shù)脂填充到構(gòu)件的表面。

5 結(jié)語(yǔ)

膠合木結(jié)構(gòu)在建筑工程當(dāng)中，有著比較廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用價(jià)值也相對(duì)比較高。針對(duì)當(dāng)前膠合木結(jié)構(gòu)使用中出現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)該引起足夠的重視，認(rèn)真做好檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)工作，避免其出現(xiàn)過(guò)于嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。