木结构维修
木材是传统建筑的骨架,但树木是大自然环境中自然生长的,不可避免地受到外来因素的影响,会因为分叉产生结疤、因为细菌造成腐朽、因为生长和使用环境恶劣造成斜纹、拧丝、还有虫蛀等等,这些都是危害建筑质量和使用的病害,本期推送就为大家介绍木构件的病害及其维修。
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PART I
木结构病害的勘察和原因
长期监测是木结构建筑保护的重要一环,因而了解其现状是极其重要的。木结构病害的勘察流程主要包括案头调查、初步视觉勘察、测绘勘察、结构分析等多个流程。
来源:上海交大建筑遗产保护中心
真菌侵蚀
木腐菌是木材最重要的植物性损害,由于木材的心材缺少可供木腐菌生存的碳水化合物,故心材一般不会受到木腐菌的侵害。木腐菌繁殖条件首先是水分适宜(木材含水率在30%~50%时最易腐朽);适宜湿度为10~30%,因此最好的做法是将木材含水率控制在18%以内,使其处于干燥状态,防止木腐菌的侵蚀。
白蚁蛀蚀
木材的动物性损害是目前古建筑所面临的最主要的损害,也是对木材损害程度最大的,主要包括甲虫和白蚁的侵蚀。蛀木甲虫一般将木材蛀成针孔大小的虫眼,危害严重时,木材内部坑道纵横交错,使木材呈海绵状,降低木材的强度,稍用力即可破损,而白蚁危害常可造成房屋倒塌,可以说已经成为破坏古建筑的一个主要原因。
虫蛀和劈裂
适合白蚁生存的条件,即一定的温度和潮湿的环境。这其中潮湿更为重要,,对于地基、木结构的防潮处理也非常必要,如进行维修时给地基做防潮层,墙内的木柱、梁等要留通风孔等。这样处理以后可以有效解决建筑物潮湿问题,白蚁就失去了其生存的必要条件。
而古人为了防治虫害,在做地仗和裱糊工艺时也会使用石灰和药材、如花椒水进行驱虫处理,这也是古人从工艺入手进行“预防性保护”的巧思。
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PART II
木结构病害的表现和防治
木材的种类会决定木材的物理和结构性能,也可以决定木材的天然耐久性。
木材种类不同,其用在木结构中的功能及构件也不同。
结构性病害方面,由于木材种类和长期受力会造成木桁架节点脱开、强度下降、变形等现象。
木结
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收缩裂缝
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环形裂缝
在室内梁架的处理中,会对受力不均或过重的木构件进行加固和增加辅助等处理手段,这是以不损害木结构受力方向和加大承载力度为前提的,如给柱子和柁墩增加雀替、钢箍等。
需要指出的是,在一些民间建筑中,由于用料的不规范,经常会出现一根完整的梁架粗细不一等情况,甚至在一些大体量的官式建筑中也有拼接材料的现象。对此,要两方面看待,一方面,古人对来之不易的木材极为珍稀,往往物尽其用,一般根据木结的位置设置柁墩和榫卯等连接构件,最大限度地发挥了木性;另一方面,如果木材确实有老化和受力不均的现象,就要根据实际情况做出辅助措施,弥补原材料的不足。
“整材”搭建的梁架
民间建筑的梁架
外檐斗栱和坐斗枋、挑檐枋出现变形、脱落、拔榫等现象,是由于受力不均和雨水侵蚀、鸟类撞击导致的,常常伴有砖石的裂隙、风化和脱落,需要综合治理,必要时还需要对砖墙进行拆砌,以保养墙体包裹的木结构。
柱底由于压力导致的端裂、表面裂和蜂窝裂,需要对柱子进行加强,必要时可以用铁箍进行包裹或者对柱根进行挖补和替换。
柱子的扭曲、两端开裂和中间条状的蜂窝裂
柱子的加固
柱根的抽换
对于虫害造成的柱子损坏,传统做法是对地基进行毒土处理。一般进行毒土处理是将地基50厘米下土壤用10%药剂拌匀,如铜铬砷类防腐剂,再进行夯实,同时为了隔断地下水分向上侵入木结构,还要对地基进行防潮处理,以对白蚁和其他害虫进行预防。
但这种做法也会造成地下水的污染,时间太久药性也会减退,为了治理虫害,现代化学工业也在不断开发新的、不改变木材本身的颜色和性质的、环境污染小的药品。近年来,有关硼化合物的木材防腐剂日益增多,包括硼酸、硼砂、八硼酸钠。硼盐作为木材防腐剂,对危害木材的生物具有高毒性,但对人畜低毒。
硼化合物处理木材时,可以用扩散法,也可以用加压浸渍法。扩散法可以把边材完全浸透,加压法还可以浸透到心材。但应该注意的是,硼化合物不稳定,不抗流失。如果硼化合物处理的木材被浸湿,其防腐防虫效果就会逐步减小,也会对地下水产生影响。人们一般在硼化物防腐剂中加入一些助剂来帮助硼固着在木材上,如用乙烯单体、聚乙二醇和脲醛预缩液、高沸点树脂等,用于室外,则用油漆等进行防水保护,在古建筑维修中使用油漆对硼化合物进行保护是最简单的办法。
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