古建筑木结构的保护方法

古建筑的木构件和木质文物基本上都是由高分子物质和低分子物质共同构成的天然木材。木材的细胞壁组成物质主要是纤维素、半纤维素和木质素等，它们在木材总量中占比达到90%，而木材中的一种多孔质材料木材油很容易遭受到生物腐蚀和分解。

另一方面，木构件在相对较高的含水率下，极容易发生虫蛀和腐朽。一般来说，30％以上含水率木件在油饰情况下，干燥至20％以下含水率，需5～8年，在此期间，有效的化学保护是绝对必要的。

木质构件和木质文物本身的保护方法千差万别，保护工作更是复杂、艰巨，对其物质基础性质进行研究和把握，才能做到真正的保护。本文重点介绍了古建筑修缮和保护中，木材的保存、干燥、木材防腐处理的通用药剂和使用方法，针对古建筑保护中存在的树种选择困难、木材防腐处理质量和木材含水率过高等问题，提出建议，为古建筑木结构的保护和维修提供最新的信息。

一、木材的干燥

木材的干燥包括天然方法和人工方法，不同形式的木材，如成材（板、枋材和原木）的干燥方法又有不同。

（1）成材（板、枋材）天然干燥及保护

成材贮存主要是码通风垛，露天或搭建气干棚。原木锯解后按不同树种，不同规格、等级的板、枋材分别堆垛。堆垛时，木板之间及木垛之间均留有空隙以利通风。原木含水率过高或贮存时间较长时，锯解后的板材还需要进行防霉、防腐、防蛀处理。如果要做人工干燥，也可在进窑前先经过一段时间天然气干，这样可以降低干燥成本。

板材的防霉、防腐可选用硼、酚合剂（4％）、多菌灵（2％）或硼酸硼砂（4％）与百菌清（0.2％）联合处理。处理方法可采用浸泡或喷淋。露天堆放的木垛还应同时采用防雨淋措施。

（2）大径级原木（包括大枋材）的人工干燥

原木贮存期一般为2～3年，若不加任何保护措施，原木存放4年以上，则基本已成等外材，而失去使用价值。原木存放3年以上，内部含水率依然在30～40％，或更高。因此，对古建筑用原木，在条件许可时，可以一次性投资采用人工干燥措施。

高频加热和微波加热是大枋材，特别是原木干燥的有效方式。高频加热和微波加热都属于内部加热，是电磁波加热方式的一种。这种加热方式是通过内部物质本身发热，实现内部和外部同时加热的一种处理方式。

（3）原木贮存期保护

木材含水率在80％～100％或以上时可确保木材不会遭受木腐菌和害虫的危害。据此发展出一种原木有效保存方法，即湿存。这种方法是把原木直接浸没入水中或堆垛喷淋，持续地保持高湿度。我国南方多有挖水池水存原木的方法，国外在上世纪60年代便开始有了原木码垛、淋水湿存的方法。

木材含水率低于并保持在20％以下，一般木材也能免于腐朽和虫蛀，但自然界很难有这样的条件。实际情况恰恰是木材含水率波动在这两种含水率之间，这就给原木的贮存造成了很大困难。

古建维修用料，特别是柱、枋材，主要还是直接取自原木，一般对径级和长度还有特殊要求。立木刚刚砍伐后，树皮完整，木材含水率较高，材质均较好，但完整的树皮大大减缓了木材干燥的速度，同时加剧了树皮下害虫危害程度。剥掉树皮可以大大提高木材干燥速度，降低害虫的危害程度，但增加了木材开裂、变形和腐朽的危险。

为了调和这种现实的矛盾状况，必须有针对性地采取一些特殊的保护措施，以降低原木贮存期的危害。这些措施概括为下述几点：

①合理堆垛：木垛下面要有垛基，用石头或专门的水泥墩做垛基将木垛垫高，高度距地面至少30公分。垛与垛之间留有一定空间，保持合理通风。垛周挖好排水沟，防止积水。

②用防腐浆膏封堵端头：原木端头是木腐菌最容易侵入的部位，孢子着生后迅速向内部蔓延，经过一个夏天，严重时腐朽可深入木材内1m！用防腐浆膏封堵端头，不仅可以防止木腐菌的侵入和蔓延，而且能够减缓原木端头的开裂。

表1：原木端头保护用浆膏

涂料名称	主要成份	用量（kg/㎡）
硼酚合剂浆膏	BBP＋羧甲基纤维素	0.5-1
硼氟盐沥青	硼砂＋NaF+ 改性沥青	0.5-1
氟盐沥青	NaF＋氟硅酸钠＋改性沥青	0.5-1
松香树脂	松香树脂稀料	0.5
木焦油膏剂	木焦油粘土	1-1.2

将浆膏配制成适宜浓度，均匀涂抹在原木端头。

③熏蒸杀虫：原木砍伐后，皮下有大量活虫，随着原木运输带入贮木场内。一些已贮存2年以上的原木树皮脱落后，害虫钻入木材内部继续危害。因此，原木的杀虫处理是必不可少的一环。

熏蒸作业应在贮木场内，害虫钻入不深时，露天堆垛进行。简单的办法是直接向木垛喷淋具有熏蒸作用的农药，用塑料薄膜严密覆盖，这样做可以起到很好的杀虫效果。

若害虫钻入木材内较深时，则应考虑用专门的熏蒸药剂做处理。方法是先用塑料薄膜将木垛严密覆盖，薄膜接缝处用胶纸带粘牢，下脚用土压实。将药剂导入垛内。熏蒸处理效果与温度有很大关系，气温越高，效果越好，一般气温宜在15℃以上。

表2：原木用熏蒸杀虫剂

药剂	性质和成份	用量和熏蒸时间	散毒时间（天）
溴甲烷 （ CH 3Br）	高效，钢瓶装，常以 2％氯化苦混合作警戒剂。	15℃以下，40-50g/m3 ,24-26 小时； 15℃以上，30-38g/m3 ,24-48 小时；	至少 3－4 天
氯化苦 （CCl 3 NO 2 ）	高效兼有杀菌作用，刺激粘膜，空 气中含量不得超过 1mg/m3。	15℃以上，20-30g/m3 ,72 小时；	至少 5－7 天
硫酰氟 （So2 F2 ）	高效，有杀菌作用。对人畜毒性中 等，易扩散，渗透性好，钢瓶装。	15-16℃，50-70g/m? ,24 小时； 16-20℃，30-40g/m? ,48 小时	至少 3 天
磷化铝 (AIP)	高效，片剂（每片 3g）	10℃以上，6-8 g/m? ，5 小时以上 20℃以上，3-4 小时。	5－7 天

④药剂防护：这是一种整垛的药剂喷淋防护措施。在原木贮存期，材身的腐朽和虫蛀是不可避免的，而且发展很快，因此必须进行防治。一般都是选用药剂在整个木垛上做彻底的喷淋处理。

表3：原木用防腐防虫药剂

药剂	成份与作用	使用浓度（%）	参考用量（ml/㎡）
硼酚合剂	硼酸、硼砂、五氯酸钠、防腐防虫	4	200~300
铜、铝合剂	硫酸铜、铝钾明矾、防腐防虫	2~8	200~300
Qxine-Cu	8-羟基喹啉铜，防腐	7~9（含铜量）	130~170（g/㎡）
硼、氟合剂	硼砂、氟化钠、防腐防虫	4	400~500
辛硫磷	40％辛硫磷乳油，防虫	0.1~0.2	200~300

二、木结构的防腐

木材防腐是指用专门的一类化学物质处理木材，杀死危害木材的各种生物或阻止其生长的方法。所用有毒药剂称为“木材防腐剂”。为保证效果，木材必须要达到一定的吸药量，为达到吸药量，应该根据具体情况采用不同的处理方法等等，都是应该掌握的基本知识。

（1）木材防腐剂：泛指那些能够保护木材免受菌、虫等生物损害的化学物质。一种优良的木材防腐剂，一般应符合下列要求：

①能杀死木材上的危害生物（杀菌、杀虫）；

②能保护木材不受生物损害（预防作用）；

③药剂透入木材后不被水流失，不在空气中挥发；

④药效持久；

⑤透入性好，能尽可能深的透入木材内；

⑥药剂透入木材后不影响木构件的进一步加工（如油漆、彩绘、粘贴、胶合其它装饰材料等）；

⑦对人、畜无毒或低毒，不造成环境污染。

木材防腐剂大体上可以分为三类，即油类、油溶性和水溶性三类，大致列表如下：

表4：防腐剂分类、主要成份及使用范围

分类	名称	主要成份	使用范围
油类	煤杂酚油 （煤焦油）	即通常处理枕木、电杆的“防腐油”。	主要用于屋顶望板及檐柱等墙内 部分及埋入地下的部分
油溶性	五氯酚	简称PCP，一般加入煤焦油中作强化防腐油。对人畜毒性较低，与防腐油按3：7混合，涂刷木材有很好的防腐防虫效果。	油溶性药剂可代替防腐油用于上述部位或经特殊加工制成乳液，用于一般建筑木构件的防腐防虫处理。
	环烷酸铜	低毒，防虫效果较差
	8-羟基喹啉铜	简称 Qxin e-cu，对人畜毒性较低，但抗腐抗虫能力较差。
	三丁基氧化锡 （TBTO）	毒效不如“防腐油”，通常与前者1：1混合使用或加入五氯酚强化其毒效。
	唑类化合物	近年开发的一类高效低毒木材防腐剂，目前铜唑类防腐剂已在试用。
水溶性复合防腐剂	CCA CCB CCF FCAP BBF BBP ACQ	铜、铬、砷 铜、铬、硼 铜、铬、氟 氟铬砷酚 硼、硼、氟 硼、硼、酚 季铵铜盐	水溶性易被水流失，用于室内不淋雨的部位。部分防腐剂（如CCA、ACQ）进入木材后，反应生成不溶于水的化合物，具有抗流失性能。

目前，古建筑修缮工地常用的防腐剂主要是CCA和BBP。CCA是一种固定型防腐剂，处理木材呈蓝绿色。CCA 在木材的微酸性环境中生成不溶于水的沉淀，一般都用于机械化作业处理。现场手工处理影响透入度，很难达到要求的吸药量。BBP处理可保持木材本色，而且可以反复处理至达到所需吸药量。ACQ是当前正在积极推广使用的防腐剂，其特点是处理后木材呈蓝色，用于非暴露的木构件是可行的。实践证明，三种防腐剂均不影响地仗和油饰。

（2）防腐处理方法：一般，习惯上把防腐处理方法分为常压法（或无压力法）和压力法两类，列表（表5）简介如下：

表5：木材防腐处理法简介

名称		简要做法
常压法	涂刷法	用板刷或其它相应工具，反复多次将药剂涂刷在木构件上。适用于个别或少量木构件的处理，以及处理木构件再加工后的补充处理。
	喷淋法	用喷雾器或其它相应设备将药液喷洒在木构件表面。适用于大面积和大量木件的处理，药液浪费较大
	浸泡法	将木构件完全浸泡在药液中，时间从几秒到几天不等，视吸药量要求而定。
	热冷槽法	木构件在浸泡过程中，加热溶液到95℃左右，保持一定时间，再使溶液逐渐冷却，可以大大提高木材的吸药量。
	扩散法	木材含水率在45％以上时，用高浓度药液涂刷或喷淋木构件，并用塑料薄膜包裹，反复处理多次使药液逐步向木材内扩散。
压力法	加压法	借助一定的设备，按照设备的工艺条件，如真空、压力、温度、时间等等，实行工业化生产，对处理质量可以实现人工控制，处理成本较高。
	真空法	设备较加压法简单，控制好工艺条件，同样能达到理想的处理效果。

使用有效的防腐剂和使木材达到药剂的吸收量是保证防腐处理质量的两个必要前提。防腐剂的选择应根据不同部位，不同使用目的来决定。吸药量是保证，处理手段和工艺是关键。木材防腐是一门科学，防腐处理必须按科学办事。

文章来源：《古建筑木结构的保护问题》-- 陈允适、刘秀英、李华、黄荣凤，作者单位：中国林科院木材工业研究所

知识点：木结构保护

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