古建筑木结构修复中新型材料的应用

陈慧芳

（漳州科技职业学院 福建省漳州市 363000）

引言

在我国悠久的发展历史中，古建筑无疑对古代社会的人文、经济等方面有着直接体现，并且从古建筑中人们也可发掘出历史发展的脉络。由于古代建筑施工水平有限，在施工中大量使用有利于施工且取材方式简单的木质材料，也使得木质结构成为古建筑的主要结构形式。然而，随着时代的变迁以及多变自然环境的影响，导致木结构出现程度不一的损坏，所以为了古建筑可以继续延续下去，需要对其木结构进行修复，保证其根本的历史样貌与文化底蕴，确保结构的完整性，这对于我国古建筑的保护来说有着重要作用。

1 古建筑木结构出现损坏的原因以及修复原则

1.1 木结构古建筑出现损坏的原因

现阶段，在对我国木结构古建筑的损坏情况进行调研后发现，出现损坏的主要原因包括两方面，即：人为损坏与自然力破坏。其中，人为损坏指的是部分游客在游览古建筑过程中，由于其素质水平有限或者缺乏对古建筑保护意识，导致木结构古建筑出现损坏；对于自然力破坏而言，由于木结构古建筑处于室外环境下，在雨水侵袭或者虫蚁啃咬等情况下，木结构会出现程度不等的破坏。因此，在上述两种因素的作用下，木结构的古建筑会出现损坏，所以为了古建筑的安全性以及延续性，恢复古建筑的原本样貌，使古建筑的文化及历史底蕴真正的体现出现，需要对木结构古建筑进行科学合理的修复。

1.2 木结构古建筑的修复原则

作为世界文化遗产的代表，在修复木结构古建筑过程中，要尽量将木结构古建筑的真实样貌体现出来，以此来体现古建筑的历史底蕴。所以在对木结构古建筑修复过程中，保证其真实性与完整性是修复工作需要遵从的基本原则。与此同时，现代科学技术的不断发展，尤其是材料科学，在现阶段得到了突飞猛进的发展，对木结构古建筑修复质量的提升有着积极的作用。在修复木结构古建筑过程中，修复人员要加强对新型材料的研究与应用，不仅可以将木结构古建筑的原貌修复如初，同时新型材料的使用也更为天然，环保，提高木结构古建筑的修复效果。

2 探析古建筑木结构修复中新型材料的应用

通常来讲，如对中型或者大型木结构古建筑进行修复时，修复人员在修复过程中不会大量且大范围的使用同种木质材料来进行修复，而是采用局部修复的方法对木质结构进行修复，从而增强木质结构的受力性能。同时，在实际木结构古建筑修复过程中，越来越多的使用新型材料来进行木结构古建筑的修复。除此之外，将新型修复材料应用到古建筑木结构的修复工作中，除了可以将古建筑木结构的原本样貌进行保留外，还可以大幅度的提升木结构的受力性能，有效提升古建筑的安全性。目前，主要在古建筑木结构修复中的新型材料有很多种，例如，碳纤维增强材料、玻璃纤维增强材料等等，同时本文也将就集中新型材料在古建筑木结构中的修复应用情况进行重点分析。

2.1 碳纤维增强材料（CFRP）在古建筑木结构修复中的应用

在古建筑中，由于受限于当时施工技术水平，其中的结构主要采用木质材料搭建而成，但是对于木结构来讲，由于存在其本身属性的制约，例如，存在相对较低的弹性模量，同时也极易出现形变等，并且随着古建筑存续时间的延长，相应的病害情况也会就此出现，影响古建筑的存续。因此，在对古建筑木结构进行修复时，可将木质材料与复合高强材料进行结合，从而形成具有高承载性的木质材料，进而有助于实现提升木结构荷载能力的目的。

对于碳纤维增强材料（CFRP）来讲，如果将其与普通材料相比，碳纤维增强材料在抗拉强度、膨胀系数、延伸率以及模量等方面均体现出较强的优势。同时，碳纤维增强材料同样存在非常优良的力学性能，若将其与普通钢材相对比，前者的强度要远大于钢材，有的甚至超出约30多倍，并且在具有高强度的同时，其重量也相对较轻，所以将其用在古建筑木结构的修复过程中，可以有效的降低自重，从而有助于古建筑木结构稳定性的提升。

此外，作为一种新型材料，抗腐蚀性能突出也是碳纤维增强材料的另一大特点。同时，将木结构与碳纤维增强材料相融合，可以显著的提升古建筑木结构的载荷性能。所以，在修复古建筑木结构中，修复人员可以对碳纤维增强材料加以应用，有助于古建筑木结构修复质量的提升。

在实际应用过程中，碳纤维材料主要以碳纤维布的方式来进行体现，同时，将浸渍胶与碳纤维布予以配套使用，便可成为碳纤维复合材料，在材料老化、结构裂缝处理以及加固等领域进行应用，可以极大的提升修复效果。具体使用步骤为：①在修复作业开始前，对需要修复的木结构表面予以全面的清扫，以便基底树脂可以有效的涂刷上去；②将碳纤维布粘贴在修复区域的表面，并用专业设备将布与修复区域表面之间存在的气泡挤出，同时予以压实；③将防护层涂刷在加固修复后的木结构表面中，以增强其今后的耐久程度。

2.2 玻璃纤维增强材料（GFRP）在古建筑木结构修复中的应用

所谓玻璃纤维增强材料（GFRP），其基本特点与前文所述的碳纤维增强材料有着较多相似的地方。例如，玻璃纤维增强材料在抗载荷以及耐腐蚀性等方面均比较突出，同时也有着较高的强度，可在古建筑木结构修复过程中加以应用。然而，对于玻璃纤维增强材料而言，其也有着一定的缺点，例如，在对矩形截面进行约束时，其力学性能难以得到最大限度的发挥，所以会出现材料浪费的情况。同时，在古建筑木结构表面中来粘贴玻璃纤维布，其可以在一定程度上提升结构的耐久性与力学性能，可有效的对受损木结构进行修复，并且可起到一定的加固作用。

2.3 连续玄武岩纤维（CBF）在古建筑木结构修复中的应用

一般来说，可塑性优良，力学性能突出、较强的抗腐蚀性以及良好的剪切性等是连续玄武岩纤维（CBF）的主要特点。所以，作为一种新型的无机纤维材料，将其以玄武岩纤维布的形式应用在古建筑木结构修复环节中，不仅可以提升木结构的力学性能，同时有助于恢复古建筑木结构的外观结构，并且在操作方面也比较简便。

在修复古建筑木结构过程中，由于玄武岩纤维材料存在较多优点，所以在此领域得到了广泛应用。对于修复程序来讲，其与手机贴膜的工艺流程大致一样，具体可分为三个环节，即：①将古建筑木结构表面予以全面的清理，避免有杂质覆盖其中；②用纤维布将修复区域进行包裹，同时将气泡用力挤出，防止其它杂质进入；③为了保护纤维布表面，用树脂对纤维布进行涂抹，并且有助于延长纤维布的工作年限。此外，在对木结构应用玄武岩纤维布进行加固时，所用的粘贴方法概述为两种，即：连续黏贴与分段黏贴，此外，按照侧应作用方法的不同，又分为主动加固法与被动加固法。对于主动加固法来讲，其指的是在木结构中将纤维布进行套设；被动加固法则指的是在木结构中直接用纤维布进行连续黏贴与缠绕，随后将BFS溶液注入到中间缝隙中，并将压力从侧面进行施加，从而达到加固的目的。

2.4 化学加固木构件

如木质材料长期处于潮湿环境中，极易出现腐烂的情况，再加上虫蚁的啃食，导致木结构内部出现中空现象。通常来讲，如果出现大面积的腐烂情况，修复人员在进行木结构修复作业时，要先将腐烂部分全部清除，再灌注相应的化学试剂，从而加固木结构。此外，假如木结构因蛀虫啃食，则无疑会增加修复难度，此时修复人员要利用现代化检测仪器，例如，通过超声波来对木结构进行检测，待确定位置后予以化学加固。同时，木结构通过化学修复作业后，其外观不会出现较大变化，并且木结构的抗腐蚀性也因此增强，有助于延长木结构的工作年限。

3 古典木结构建筑修复在未来的发展

作为世界上为数不多的文明古国，我国先人运用其智慧建设出了形式各样且功能各不相同的古建筑，但是由于时代变迁以及战争等因素的影响，导致流传下的古建筑在数量方面也不是十分的可观。随着时间的迁移以及自然环境的变化，部分古建筑中的木结构出现了程度不等的损坏，如不对其进行妥善的修复，不仅会影响其安全性，同时也可能造成古建筑损毁，这对我国历史文化将是巨大的损失。而这些打着时代烙印、极具典型意义的古建筑，不应该在现在这个时代消亡，让它们留存下来，让后世知道这些遗迹，是我们的时代使命。因此，为了延续我国传统文化，保留古建筑的原本样貌，需要我国相关职能部门关注古建筑的修复，加强维护修复工作，保证古建筑以最佳的状态面对世人。此外，我国现代科学技术水平的提升，越来越多的新型材料得到的涌现，并且将其应用在古建筑木结构修复过程中，同样得到了良好的修复效果。但为了继续提升我国古建筑木结构的修复水平，还需要相关科研人员不断的加大对新型材料的研究，研究出更为科学、合理且环保施工工艺，以此来更为显著的提升我国古建筑木结构的修复水平，对于提升古建筑木结构修复质量具有促进作用。

4 结语

由此可见，在对古建筑木结构进行修复作业时，为了显著的提升古建筑木结构的抗腐蚀性以及抗荷载性能，尽量保证古建筑木结构的原本样貌，维持其文化底蕴，需要古建筑修复人员多多的对现代新型修复材料加以应用，同时对各类新型材料的优缺点予以明确，在修复前对新型材料进行科学的选取，保证新型材料的各方面性能可以最大限度的得到发挥，从而有助于提升古建筑木结构的修复质量，对古建筑今后可以得到妥善的保存是十分有益的。