木材缺陷的调查研究及修补方案

谢丹丹，吕九芳

(南京林业大学 家居设计与工程学院，南京 210037)

木材缺陷的调查研究及修补方案

谢丹丹，吕九芳

(南京林业大学 家居设计与工程学院，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贵性和保存性，这类物品在进行保护和修复的工作中存在一些障碍。因此，就此分析一些老的木家具、木建筑以及存放过久的木材出现的缺陷，介绍前人遇到类似问题时在修复保存过程中使用的手法，简单探究是否还有稍微便利或者更有利于修复保存的途径。

木材；缺陷；修复与保存

0 引言

木材是一种可再生资源，它不像石油和天然气等物质一样不可再生。石油等物质就像是在用着老祖宗的积攒或是子孙的财产，用一点就少一点,不可再生(至少是近几百年是不会再生)，而木材不会,树木虽然有着自己的生长周期，只要树种存在，成长只是时间问题。有的树种可能需要很长时间才能长大，有的则只需要很短时间。因为它们本身的一些特性使得它们与众不同,现在更是出现了一些速生木材，在一定程度上弥补了某些木材在生理周期上比较漫长的缺陷。木材还有着很多其它的物理特性，比如：本身就是自然界的空气净化器，木材吸收着空气中的二氧化碳，但释放着氧气给我们，有资料显示，全球最大的氧气来自亚马逊平原，若亚马逊平原的树木再继续被砍伐，世界各地人群都将面临缺氧的威胁。目前，在各国的倡导下，很多国家都开始退耕还林,采取必要的保护措施。木材具有调湿性能，当它周围环境的温湿发生不平衡时，木材自己适当地吸收或者释放水分，以缓和环境湿度不平衡带来的不适；木材还具有一定的隔音性能，能提供舒适的环境，这使得不仅是古代人喜欢用木制品，现代人也对木头情有独钟，因此木材市场呈上升趋势。

然而由于时间、环境、温湿度、微生物等因素的影响，木材也会生病，开始出现腐朽[1]、开裂[2]等缺陷，这对现有木材的加工，以及出土木制品、木家具还有老式木建筑等历史文物的保存都有限大影响。

1 木材的缺陷形成

1.1 木材的缺陷展示

木材的缺陷有虫害、节子、腐朽、树干形状弯曲、开裂等。如图1～图4所示，部分缺陷(图片由作者亲自拍摄，地点位于淮安楚秀园内)。

图1 虫害 图2 节子 图3 腐朽 图4 树干弯曲

1.2 部分原因分析

虫害[3]的形成是因为有各种昆虫在木材里生存，开辟洞口进入木材内部，形成虫眼结构，虫眼破坏了木材树干的完整性，降低了木材的力学强度。节子是树干的小肿瘤，质地比较坚硬，加工木材时一般要避开这类缺陷，防止在锯切时木材开裂和刀具损伤，但是现在很多设计师以这种天然缺陷为美，使得家具的设计越来越有风格，也大大提高了木材的利用率。腐朽的原因就是木材遇到潮湿环境，且自身调节不了，加上木腐菌侵入木材内部，使得木材细胞壁遭到破坏，木材物理性能减弱，木材变得脆弱松散如面粉一般，这时木材整体抗弯抗剪能力几乎丧失，不能用于加工制造。树干形状弯曲，在树木生长周期内，树木受到外界不定因素的影响，树干产生了畸形的生长曲线，不再是向上生长，而是在不同区段发生角度各异的弯曲，但其性能变化不大，而且在自然界形成了不一样的风景。开裂是木材从生长周期到被砍伐制作整个过程都会不定时出现的缺陷。形成原因可能是在受拉或受压等情况下，发生在木材纤维与纤维之间分离产生的裂缝开口。若在砍伐时被发现，在后期制造中就可以适当的避免，若是在制作时木材突然发生断裂，会大大影响工作效率与产品质量。

2 现有修复方式

当代存在需要修复的物品：其一，木建筑的加固、替换、更新修复；其二，从古至今留存下来的古家具构件的缺失、开裂、加固等修复；其三，是考古人员从考古现场出土的一些木制文物(包括家具文物)的保存与还原等修复；其它相关物品。本文主要针对的是上述提到的三个重要的方面进行研究。

木制品的修复分为两种：第一种是正要出土的木制品文物修复与保存；第二种是在世的老木制品的修复与保存。

2.1 出土文物保护与修复

出土文物[4]的修复，首先要确定文物是否能暴露在自然环境中，因为有些物品长时间埋藏在地底里，已经不适应暴露在空气环境中，一旦暴露出来，整体的分子物质或者自身的色彩、纹理、强度都会受到影响，损失低时，物品整体还在，只是一些原来的面貌发生改变；损失高时，物体一旦拿出来就变得脆弱不堪，散成屑子。所以在挖掘前要做好调查工作，准备好即时要用的物品。(1)有的文物要立刻放入事先预存好的液态化学试剂中，才能保存；(2)有的需要喷涂化学保护剂在文物表面，进行暂时保护；(3)有的需要用化学药剂替换文物内部物质，避免文物发生不确定因素损坏；④有的可能需要简单地用布包裹和塑料袋子密封；(5)有的缺失部分和破损部分需要进行填充材料照原样复原；(6)最后的保存需要在恒温恒湿的保护箱内进行，不能直接暴露在空气层中(不论最后是否在博物馆[5]进行文物陈列展示)。具体使用方式依照具体实物情况而定，特殊情况还不予出土，要继续埋藏，等后期技术达到再继续深入挖掘。

2.2 木建筑的保护与修复

木建筑修复，本文提到的是来自论文《 北京近现代建筑木屋架微生物劣化机理与修复技术评析》[6]当中的老建筑。文中提到的技术，首先是使用超声波探测仪器[7]对木建筑的内部构造进行检查，找出内部强度缺失的开裂部分，根据具体的位置和不同的情况计划加固维修的方案。如图5 所示的是探测具体操作。然后使用碳纤维(CFRP)进行加固修复。如图6所示的加固前和加固后的对比图。通过研究发现，CFRP布包裹在需要加固的构建上，大大增强了构建的力学性能，还有利于木结构的防腐，且施工比较简单，总体来说这类技术是具有发展前景的。

图5 探测步骤

图6 加固比较图

但是针对现在而言还有很多老建筑都是面临着被拆毁的现状，如图7所示三张图。

图7 拆毁图(图片来自山西代县新城)

其他措施介绍:(1)在破裂处相切方向嵌入洋钉进行加固；(2)加木块补在破裂处，增加强度；在承重部位用新木材重新加固支持；(3)表面用带强度的绳或布进行表面绑缚加固修复；(4)或用胶黏剂加固破裂处等方式。应根据现场具体情况进行讨论和制定实施方案。

2.3 木家具修复与保存

在这介绍一下吕九芳当年修复过的一件家具[8]。修复的家具是馆藏在吉林省博物馆的一对紫檀木制的清代雕龙椅，但是其中的一把椅子右侧的整只扶手缺失，对此相关人员开始对这把有缺憾的龙椅展开了修复工作，使用的方案还是比较传统的倒模作胚，然后再进行表面装饰修补，复原成原来的大致样式。如图8所示(图片来自原文)。其他措施介绍。(1)在破裂处相切方向嵌入洋钉进行加固；(2)加木块补在破裂处，增加强度；(3)表面用带强度的绳或布进行表面绑缚加固修复；(4)用胶黏剂加固破裂处，一般不多。(5)像上文所提进行原型修复，一般用于贵重物品。

图9所示的是一款丢弃的老橱柜，很多农村的拆迁人家将废弃的老家具丢弃在外面，重新购买新的，这使得很多老家具都未被流传,很多好的家具也失传了。

时代在发展，科技在进步，这类工作也在不断向前发展。有些以前不能做的工序，现在慢慢也可以实施。大量的破损文物、家具都可以进行缺陷弥补了。

3 各种代替木材材料的新材料出现

3.1 家具上的变化

因为木材数量上的供不应求，加上除开高档红木系列的家具非常昂贵外，就算是普通木材价格也相对高；且随着其它材料的研究开发和科技的发展，各种替代的新型材料不断出现，这也使得家具市场异常活跃。比如由之前的竹条变成了现在的竹集成材，藤条类的材料变成现在的人造藤条，还有新出现的各类人造板、塑料、橡胶、玻璃、石材等。

3.2 建筑材料上的变化

建筑上材料的改变也有很多。虽然在古代的宫殿和房屋中都是使用圆木作为建材材料(这里不谈贫穷家庭使用黄土盖房)，木材的支撑性能、可利用性能和居住的环境性能都非常的优异，但是木材还是存在一定的缺陷，比如在防火性、防虫害性、生理周期维护、自身重量等方方面面还是有着古代人不能解决的问题。木屋被烧毁的事例层出不穷，如图10所示，此图是作者2016年2月春节期间在重庆拍摄，此图是一处当时居民居住的老屋子，整体采用纯木制材料，屋顶采用的是木框架梁体构造，屋顶面铺设青瓦，这类建筑现今依然存在于重庆部分山区，但政府不重视这类老建筑群保护和村民自行进行拆除再重建新房，使得历史遗物慢慢减少。这类地区还保留着冬天烧火炕的习俗，有时因为人员看理不当发生火灾，大量老屋烧毁，增加了老木建筑的消失率。

建筑材料上的变化更是巨大，随着建筑设计高层化越来越明显，建筑装饰设计的日新月异，同时也带动着相关建筑材料的研究发展。首先，建筑技术上出现了智能科技建筑，例如3D机械建筑，3D建房已经可以很精确很快速地完成建设要求。其次，建筑使用材料上的变化，有保温墙体材料、新型混凝土材料、预制组件材料、还有防水防潮等材料。

图8 修复图 图9 丢弃橱柜图 图10 老建筑图

4 结束语

对木材物理性能与化学性质的研究还要继续不断深入，木材的缺陷也随着自身的变异不断地出现新的变化，目前还未找到先进的方法去抑制及改变这些不利因素。在用已有方式保护树木正常生长的前提下，还要继续去研发更好的技术。

对出土木制品、现有木家具和木建筑历史遗留文物的维修与保护，都在基于对木材的各种性质的研究基础上，只有多了解木材性能，才能更好的去修复和保护好历史的缩影。下面有几点建议仅供参考。

(1)木材防腐的研究。尽量坚持可持续性发展，不接触有毒有害物质。

(2)木材内部缺陷的探测。坚持科技创新理念，创新发明设计高科技产品，更精确的找到木材内部问题，让这类探测产品更广泛的应用到市场，简单操作，严格把控木材检测。

(3)在木材开裂修补上研究，未来有必要研究一种胶体物质注入木材内部，在内部慢慢发生反应与木材紧密联结在一起，既能加固木材性能又能弥补缺陷。

[1] 戴玉成.中国林木病原腐朽菌图志[M].北京：科学出版社,2005.

[2] 王丽宇.木材裂纹扩展及其断裂行为的研究[M]. 北京：中国环境科学出版社,2004.

[3] 彭德霞,叶晓宁.剖析林业病虫害预防控制和防治[J]. 技术与市场,2014(12):388-389.

[4] 刘欣鑫.浅谈文物档案管理及计算机在文物档案管理中的应用[J].北方文物,2012(1):103-104.

[5] 杨勤.博物馆文物管理工作存在问题及其解决对策探讨[J].大众文艺,2015(14):48-48.

[6] 李煊.北京近现代建筑木屋架微生物劣化机理与修复技术评析[D].北京：北京工业大学,2013.

[7] 余斌,高珊,王立海,等.超声波在原木内部传播理论研究[J].森林工程,2014(1): 92-95.

[8] 吕九芳.明清古旧家具及其修复与保护的探究[D].南京：南京林业大学,2006.

(责任编辑：孙文彬)

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

谢丹丹(1993-)，女，江苏南京人，在读硕士，主要从事木材加工及古典家具修复研究。

TU531.1

A

1009-7961(2017)03-0028-05