浅谈古建筑木结构修复中新型材料的应用

(柳州城市职业学院建筑工程系 546300)

1 木结构古建筑的修复原则

1.1 木结构古建筑被破坏的成因

目前我国的木结构古建筑受到破坏的原因主要有两种：自然力破坏和人为损坏。人为损坏主要体现为对于木结构古建筑的保护缺乏科学常识和保护意识；而自然力破坏体现为自然环境对古建筑的伤害，如雨水侵蚀或虫蚁病害等。

本文探讨重点是古建筑木结构修复中新型材料的应用，那么我们必须认识到木结构古建筑的组成特点。木结构主要由木质素和纤维素组成的天然高分子材料。因其组成材质的特殊性，受到环境影响较为严重。由于气温上下浮动过大；空气中重金属含量超标；强光照射产生的紫外线影响；雨水季节水分子含量的过分增加等具体情况，对古建筑保护与修复造成了一定困扰。而随着时代进步与科技发展，纳米技术在建筑材料中的应用的科研成果。为木结构古建筑的修复提供了很多可以实施使用的新型材料。那么在修复木结构古建筑的时候，我们就要根据其破坏程度与被坏的成因做出分析，以选择更为行之有效的新型材料对木结构古建筑进行完善的修复工作。

1.2 木结构古建筑的修复原则

木结构古建筑本身就是相当重要的世界文化遗产。所以对其修复过程一定要秉承对文物尊重的态度，在最大程度上修复其完整与原貌的真实性基本原则。现代发展对于建筑理念已有全新认识，在其历史发展过程中，所有建筑都是建筑发展的有效教程。对于木结构古建筑而言更是如此，体现了古代工匠对建筑事业的劳动贡献与文化瑰宝，虽然由于技术手段以及材料使用等方面不具备一定的科学基础，但是面对其修复过程一定要秉承恢复原貌的基本原则。修复与保护工作要建立在保证古建筑原状的基础之上，否则就不是修复而是进一步的破坏。坚持总体结合与可持续发展的战略思想，规划长时间对木结构古建筑的保护与修复工作，为后人的修复工作留下空间。以便更新型的材料能够得以应用。所以在选用材料上要选取，没有破坏性的天然材质，那么对木结构古建筑修复中新型材料提出了更高的要求。

2 木结构古建筑修复中新型材料的应用

在修复木结构古建筑的时候因其存在建筑群的庞大数量的特殊情况和保护其真实性的基本原则，所以不会选取接近原有材质大规模材料代替原有建筑的方式。一般会针对古建筑受破坏的部分进行单独处理。在新型材料的广泛应用中，给古建筑修复方案提供了更多可能。通过保护木结构古建筑的原貌和加固，采用适宜的新型材料来延长起使用年限。目前我国使用较为广泛的新型材料包括：碳纤维材料、玻璃纤维、玄武岩纤维、纤维布以及化学加固等。以下是本文对几种新型材料的特点与应用做出分析。

2.1 使用碳纤维材料修复木结构古建筑

木质材料具有一定的弹性，通常在长时间使用的过程中存在一定的变形情况，这也是木结构古建筑在历史长河中逐渐隐退的主要原因。现代技术提供了一种新的解决方案，采用高强度的复合型材料与木质材料相互融合，制作出新型的木质材料，具有低弹度的特点。新型的木质材料将承载负荷重量大大提高。CFRP碳纤维增强材料的强度远高于其他材质。在膨胀系数与抗拉伸程度上具有很高的优势。碳纤维的优点主要体现在力学性能上，碳元素作为最稳定的分子结构，对木质材料做出了强有力的加固。强度高于普通403钢材20倍。在降低自身重量的同时减少了符合，从而对木质材料的稳定性有显著提高。而且对于自然雨水的侵蚀，碳纤维材料具有很高的抗腐蚀性，从根本上提高了木质结构在力学上的性能。所以现阶段木结构古建筑中大量使用碳纤维材质。碳纤维复合材料在使用过程中需要加入配套的侵渍胶的配合，更好的来完善其稳定性。实用于古建筑，对裂缝补合处理及防止老化的处理有突出功效，更适合防护加固工程。使用过程中首先要对修复对象进行清洁，为基底树脂的涂刷做好基础。然后再表面贴合纤维材质，挤出气泡按压贴实。最后在碳纤维表面涂刷防护层增强其耐久性。

2.2 使用玻璃纤维增强材料修复木结构古建筑

GFRP玻璃纤维增强材料与CFRP碳纤维增强材料基本相似。碳纤维增强材料对木机构建筑修复的力学优势表现在强度上，但面对横截面为方形的木质结构力学性能难以充分体现。在修复过程中对材料产生浪费。而玻璃纤维材质对于方形横截面的修复具有高度力学性能的体现。对于修复木质机构古建筑可以提高加固达到更好的耐久性。避免了过多材料的使用浪费，从修复工作的实际用途上完善了修复工艺。

2.3 将玄武岩纤维技术应用于木结构古建筑修复

对于有机材质的碳纤维应用而言的确具有很高的加固性能，但由于可塑性低对恢复木结构古建筑原貌的工作加大了强度。而无极材质玄武岩纤维具有可塑性大的特点。通过CBF玄武岩纤维修复木结构古建筑可以在最大程度上保证古建筑的完整性和真实性。对古建筑的外观破坏小，而且操作更为容易实施。其轻薄方便剪裁的主要特点，成为广泛应用的重点优势。

玄武岩纤维的操作流程十分简易，通过三部分就可以完成：首先对木质结构要修复的地方进行平滑处理以及清洁，表面不可以过于粗糙，对凹凸处进行找平。然后黏贴玄武岩纤维材料，沿着受力方向将气泡挤出。最后和碳纤维材质一样需要用涂抹树脂的方式来提高使用年限。玄武岩纤维通过主动加固与被动加固的结合方式来完成修复。主动加固时可以通过BFS液体的缝隙间浇筑来完成，对木质修复部分的侧面施加压力以达到加固的作用。被动加固方式可以用连续缠绕的方式来对木质材料修复部分进行加固，虽然加固效果好，但不好找平容易产生凹槽不利于后期原貌恢复的工作。所以本文建议使用主动加固的方式，完成玄武岩纤维技术应用于木结构古建筑的修复。

2.4 木结构古建筑修复中的化学加固方法

木质材料在雨季受到侵蚀的情况屡见不鲜，如果不及时处理就会产生腐烂的情况。而且木结构古建筑因其时代久远其木质元素已经发生很大变化，受到侵蚀后更容易发生变化。在发生腐烂的情况出现后，虫蚁啃食的情况更加快了其被破坏的程度。对于大面积腐烂的情况处理我们通常采用法学方法来进行。首先我们必须及时清理已经腐烂的部分，以免腐烂扩大。然后用不饱和树脂的化学试剂来灌注。虫蚁啃食通常面积非常微小，我们可以采取超声波检测的方式进行查找，然后用精准仪器对其进行化学修复。通过加固方法的应用木结构古建筑很好的保证了其原貌性，与修复之前相比基本不存在差异。而且使用了化学加固后，木结构古建筑提高了抗腐蚀性。从而在木结构古建筑使用年限，以及修复中进一步保护中做出了贡献。从而解决了重复修复带来的人工浪费。所以化学加固方法在多年实践过程中得以广泛应用。

3 结语

古建筑木结构修复的发展面对大量修复工作，我们现有的新型材料，虽然在加固古建筑木结构方面已有一定实践经验和理论基础，但还是远远不够的。在更新型的材料开发和研究上，我们应该向材料的可再生方向发展，以便做到对古建筑多次修复保持原貌的技术指标。而对于材料的环保性能上更要全面。新型材料还要更加方便使用，让其物理过程更为简化，才有利于新型材料的应用与广泛普及。

[1]薛建阳;, 吴占景;, 张风亮;, 赵鸿铁;, 刘祖强;, 王豆豆. 碳纤维布加固古建筑木结构基于结构潜能和能量耗散地震破坏评估[J]. 土木建筑与环境工程, 2013, (06): 85-87

[2]陈志勇;, 祝恩淳;, 潘景龙. 中国古建筑木结构力学研究进展 [J]. 力学进展, 2012, (05): 36-38