化学防腐技术在古建筑文物保护工程中的应用

雷 思，张兴莲

（1.建材发展导向杂志社，云南 昆明 650228；2.昭通学院艺术学院，云南 昭通 657000）

中国作为一个历史极为丰富的国度，其拥有很多遗留的名胜古迹，无论是建筑风格，还是艺术价值对于现在的中华民族来说就是十分珍贵的遗产，也是全人类智慧的结晶，古建筑文物具有十分重要的研究价值和欣赏价值。在一次次的政治变革中，很多古建筑文物被破坏，比如我国的圆明园现在早已破败不堪，并没熬过历史的动荡，很多古建筑文物糟朽不堪。目前，古建筑工艺没有得到应有的传承，以及原来的大拆、大修的方法也不被认可，包括在大修中需要找到原材料替换原来的建筑材料也是重大的难题，这需要不断地探索研究。

1 化学防腐技术的种类

目前，国家大力提倡可持续性发展，注重生态文明，绿色化学技术就符合国家发展理念。绿色化学技术主要为了研究与可持续发展理念相适应的化学反应及技术，主要涉及合成反应、催化反应、分离反应这些化学反应，减少在保护古建筑文化中的化学污染。

1.1 生物技术

生物技术是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。其对于化学技术要求十分高，因为涉及基因、细胞工程、微生物工程等多类工程，具有解决可用能源的优点，对于目前存在的生物资源可以最大程度的利用。

1.2 催化技术

催化技术相比于其他技术是比较基础的技术，运用较为广泛，对于整个化学工业中是比较重要核心的技术，利用化学反应的高效性使得整体工业进程加快，推进古建筑文物保护工程整体进度。比如酶催化反应就是一个无污染，反应速度十分快的技术，而且在反应过程中是相对来说比较好控制的，可操作性高。

1.3 膜技术

膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。根据材料的不同可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等。主要的膜技术是结合了催化技术，过程有微滤、超滤、渗透蒸发等，利用了膜的分离功能，而且这种分离是纳米级别的分离，与传统过滤完全不一样。膜技术成本比较低，能源消耗少而且无污染，整体的效率高，这些优点奠定了膜技术能够被广泛使用的基础，各方面都达到了平衡，是十分理想的古建筑文物保护技术。

1.4 微波技术

微波是电磁波谱中极为重要的波段，是通往宇宙的窗口。微波技术是理论性与工程性、实践性较强的课程。微波技术目前还融入了化学反应，主要是可以加快反应速率。合成反应中主要是有机合成与无机合成，对于有机合成反应，将微波技术运用于其反应过程中，反应速率加快的效果十分明显。对于无机反应，在无机固体中整个化学操作性高，非常简便，并且一点材料就可以产出较多的物质。对于其他无机合成反应主要利用烧结合与水热合成，一系列温和与高温高压水热反应的开拓及其在此基础上开发出来的水热合成路线，已成为目前获取多数无机功能材料和特种组成与结构的无机化合物的重要途径。在水热合成体系中，已开发出多种新的合成路线与新的合成方法，如直接法、籽晶法、导向剂法、模板剂法、络合剂法、有机溶剂法、微波法以及高温高压合成技术等。微波技术的加入提高了化学反应速率，推进化学技术保护古建筑文物的进程。

1.5 超声波技术

超声波技术各行各业都可以把超声用起来，利用声能的空化作用，生物医学作用（粉碎，乳化等），化学作用。可以应用来进行超声焊接，超声催化，超声清洗，超声加工（打孔，雕刻，抛光等等），超声治疗等。目前，超声波技术主要用于降解有机污染物，主要是利用声波在足够的范围内，液态分子之间的吸引力被声波破坏，同时会形成空化核，空化核在爆炸的时候会产生能量使得一些有机物的化学键断裂，从而这些有机物就会分解，这样就能够达到降解有机污染物的目的，减少化学反应所带来的污染。

1.6 等离子技术

等离子体是指处于电离状态的气态物质，其中带负电荷的粒子数等于带正电荷的粒子数。通常与物质固态、液态和气态并列，称为物质第四态。通过气体放电或加热的办法，从外界获得足够能量，使气体分子或原子中轨道所束缚的电子变为自由电子，便可形成等离子体。具有产品纯度高、成本低、工艺流程简单等优点。相对于其他状态的物质，等离子体最清洁，而且无污染，在化学反应中，等离子的化学反应速率都比较高，整体符合化学可持续发展，循环利用的观念，主要是和在古建筑文物保护中污染少，可利用性强。

2 化学防腐技术的应用

2.1 木架构防腐加固

古建筑主要是土木结构。木架构较多用在房顶、房梁上。木架构腐朽的原因是木腐菌存在木头有水分、营养与温度，为木腐菌提供了较好的生存环境。木腐菌在合适的环境里其孢子就会发芽生出菌丝，菌丝分泌酵素，酵素作用下木材中的纤维素之类就会被分解，木材进一步腐烂。这时就需要防腐剂处理这些菌落，防止木材被一步一步破坏。它会杀菌或者杀虫。防腐剂主要分为无机和有机，一些水溶性盐类就是无机的，有机分为油类和有机溶剂型药剂。

在木架构防腐剂的运用中，主要分为加压浸注、浸泡处理以及涂刷处理。加压浸住压力大于1Mpa，用时在8h以上，吸收量要足够多；浸泡处理就是较为简单，将木材置于防腐剂就可以，达到一定的吸收量；涂刷处理就是至少需要涂三遍以上，每次干燥后再涂，不要操之过急。

2.2 糟木架构防腐加固

木材的化学组成，主要成分有纤维素、半纤维素和木质素及盐类、可溶性多糖、苯酚、蛋白质和其他化合物，这些多是霉腐细菌、昆虫的养料，达到一定适宜的温、湿度环境时，细菌孢子附着于木材上，就产生菌丝，菌丝会分泌酵素，以分解、吸收木材中的纤维素和半纤维素及木质素，从而破坏木材组织，使其糟朽。另外，虫类也会以木头为食，包括白蚁、蛀虫之类的昆虫，其不断损害木头，木头内部会呈空心状，承重木头比如房梁长期被昆虫损坏就不能承受重力，导致房屋倒塌。糟朽木构件的建筑在保护过程中要注重保护建筑的原有样貌，不能随意改变。根据大多是实验证明，经由ACQ木材防腐浸泡处理后，至少五年不会有霉变结构，这就是对糟朽木构件保护的有效举措，CCA木材发防腐剂也是针对木材腐变和虫害有着较大作用。

2.3 钢筋混凝土防腐加固

现代建筑结构主要是钢筋混凝土为主，在针对古建筑文物保护过程中会运用到钢筋混凝土技术，而钢筋混凝土主要会发生空洞、钢铁锈蚀、冻裂等状况，为了减少这种情况的发生，必须对混凝土进行防腐处理，主要包含物理防腐技术和化学防腐技术。物理防腐技术是加入防腐蚀阻隔材料于混凝土结构表面，应用较为广泛，防腐蚀阻隔材料包括水玻璃类、树脂类等，在具体运用中，要根据具体情况具体选择合适的防腐蚀阻隔材料，目前，树脂被认为是比较好的一种防腐蚀阻隔材料。化学防腐技术包含两种，一种是电化学保护法，其分为阴极保护法和阳极保护法，钢筋表面涂层主要用阴极保护法，阳极保护法把其他金属氧化后，再保护自身，这两种都是利用抗氧化原理。另一种是腐蚀抑制剂，主要用于混凝土结构的修复工作，阻止钢筋生锈，亚硝酸盐是目前较为有效的化学抑制剂，比较高效。

3 化学防腐剂的选用

现如今，防腐剂主要是两大类，一种是有机，一种是无机。有机又被分为油性和有机溶剂型药剂。主要的化学防腐剂是CCA-C、ACQ、AAC、ACC等皆为水溶性防腐剂材料，无污染，也没有气味，总体成本较低，木材的可燃性也没有被升高。ACQ木材防腐剂包含氧化铜和季胺盐两部分，没有毒性，属于环保材料，也不会降低木材强度，不会影响油漆，其生命周期较长。CCA木材防腐剂能够用于经常和水接触的木材，也防止昆虫损害木材，主要含有大量金属成分，在环境不好的条件下，木材的防腐性也较高，对于古建筑文物被损还严重的情况就可以用CCA木材防腐剂，短时间能够补救一些损害。N-363是属于耐火的防腐剂，能够阻止古建筑文物被烧坏而坍塌，耐久性强而且不挥发，不污染环境，不会对人体造成伤害。

4 未来化学防腐保护材料

4.1 纳米技术材料

纳米技术是在0.01至100nm尺度的空间内，研究原子和分子运动规律和特性的崭新技术。纳米材料主要有较强的吸附性，可以提高基体的抗氧化性等能力，强化防腐蚀能力，还有会使木材抗菌防腐，防止紫外线的侵害，在未来是一个值得广泛应用的技术。

4.2 甲壳素

甲壳质，又称甲壳素、几丁质，1811年法国学者布拉克诺发现，1823年由欧吉尔从甲壳动物外壳中提取出来，淡米黄色至白色，溶于浓盐酸、磷酸、硫酸、乙酸,不溶于碱及其它有机溶剂,也不溶于水，甲壳质的脱乙酰基衍生物壳聚糖不溶于水，可溶于部分稀酸。甲壳质具有较多特性，包括保湿性、抑菌性等特性，在古建筑文物保护中，甲壳质使得涂盖面积加大，整体保护材料消耗降低，提高了抗腐蚀能力，加大对古建筑文物的保护力度。

5 结语

在我国发展的历史长河中，古建筑文物代表着辉煌的过去，是一份珍贵的财富，必须去保护才能得以延续文明。在古建筑文物保护中有很多的化学技术可以运用，但是要在不同的情况下寻找不同的方法，适应古建筑文物独有的特点，主要在于利用绿色化学技术，高效推动古建筑文物防腐工程，为人类的可持续发展做出贡献。