建筑木结构修复中新型材料的应用

建筑木结构修复中新型材料的应用

范庆飞

烟台市建筑设计研究股份有限公司山东烟台264000

摘要：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，而且从古建筑中，人们也可以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。单刷，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。

关键词：建筑；木结构；修复；新型材料；应用

1古建筑木结构建筑修复原则分析

根据《古建筑木结构维护与加固技术规范》的要求：对于古建筑的加固和修复，务必要保持文物原状不改变。另一方面，进行古建筑的加固和修复时，还需要保存原来的建筑结构、原来的建筑形式、原来的工艺技术以及原来的建筑材料等原则，即不改变原建筑特点的前提下，来实施古建筑修复。与传统修复技术不同的是，现代木结构修复技术运用到很多新型材料技术，对古建筑修复效果有很大的提升，在建筑领域有很大的发展空间。

2木结构古建筑修复中新型材料的合理应用

通常，在对一些稀有木结构或是大型木结构展开修复时，工作人员并不会大范围寻找相似材料代替，而是仅仅对局部受损材料进行修复，并在此基础上增强木料节点，使其趋于稳固。随着新型材料产业的不断创新优化，木结构古建筑修复使用到的新型材料种类也越来越多。新型材料的应用不但能使木结构古建筑恢复到原先样貌，还能进一步提高相关构件的力学性能，有效延长古建筑的寿命。当前木结构古建筑修复中最常见的新型材料包括玻璃纤维增强材料、化学加固材料和碳纤维增强材料等。现就上述材料应用情况展开阐述分析。

2.1碳纤维增强材料

对于木结构来说，其本身具有缺陷，比如说弹性模量低以及容易变形等。我们可以把木结构材料与复合的高强材料融合在一起做出新的木结构材料以提高其弹性模量和荷载。碳纤维增强材料与普通材料相比，其力学性能优越，主要表现在比强度、膨胀系数、抗拉强度、延伸率以及模量等方面。其中，碳纤维增强材料无论是在力学性能上，还是在使用成效上，都远远超出普通材料，主要表现在膨胀系数、抗拉强度和模量等方面上。力学性能较强可以说是碳纤维增强材料的突出优势之一，与普通类型材料相比其强度超出约30～50倍，这样能很大程度上降低因自身重量而产生的结构负荷，确保木结构古建筑处于相对安全稳定的状态。碳纤维增强材料应用在木结构上，可以提高木结构的力学性能，确保木结构修复之后保持长久的稳定。碳纤维布是碳纤维材料在实际工程中具体的应用形式，该材料与配套浸渍胶共同使用成为碳纤维复合材料，可构成完整的性能卓越的碳纤维布片材增强体系，适用于材料老化、结构裂缝处理、恶劣环境服役构件修缮、防护的加固工程。首先，对被修复和加固的木结构构件表面进行全方位的清洁，主要是为了方便涂刷基底树脂，然后在其表面粘贴上碳纤维布，之后使用辊筒挤挤出气泡，并按压密实。一系列操作后木结构构件如图1所示。最后，需要对加固修复后的木结构表面涂刷防护层，来保证在使用后的耐久性。

图1木构件碳纤维布处理示意图

2.2玻璃纤维增强材料

玻璃纤维增强材料与碳纤维增强材料具有相似性。碳纤维增强材料具有较强的力学性能、抗腐蚀性和较高的使用强度等优势，但同时也存在着不足之处，即约束矩形横截面时力学性能难以充分发挥，容易造成材料的浪费。玻璃纤维增强材料具有耐高温、刚性强、抗冲性能强等特性，而且它燃烧性较低，大部分玻璃纤维增强材料不能点燃，是一种阻燃材料。出于对性价比的考虑，修复人员可以将玻璃纤维增强材料应用到木结构古建筑修复中去，这样一来不但能有效增强木结构的力学性能和耐久性能，并且对受损的木结构具有加固作用。

2.3化学加固材料

木构件由于使用的是木材料，在潮湿的环境中很容易受到腐蚀，还有可能内部有蛀虫而导致木构件内部中空，这都是木质材料的性质引起的。一般情况下，如果木构件发生大面积的腐烂现象，对其修复的话首先是对腐烂的部分进行清除，然后用不饱和的聚树脂等化学试剂进行灌注；而对于蛀虫造成的内部中空的部分则采用超声波等现代精密仪器对其进行修复。

2.4连续玄武岩纤维材料

由于连续玄武岩纤维具有力学性能好、可塑性大、耐腐蚀性强及轻薄易剪切的特性被看作是新型的无机纤维材料。玄武岩纤维布修复后的木结构能够保持原来的外观结构，破坏性小且操作简便，正是因为这些优势这种材料已被广泛运用到木结构的修复中。玄武岩纤维布的施工程序就如同我们的手机贴膜一样，具体来看分为三个步骤：首先，修复人员需要做好木结构表面处理工作，如表面压平处理和表面清洁等，确保木结构表面不会出现凹凸不平的现象；其次，在木结构表面粘贴纤维布，并沿着纤维受力的方向慢慢挤压气泡；最后，在纤维布表面涂抹树脂，这样能起到良好的保护效果，并大大延长木结构的使用寿命。连续玄武岩纤维材料的加固方法有两种：一是主动加固法，另一种是被动加固法。主动加固法是将纤维布粘贴在木结构表面上，然后在缝隙处注入玄武岩纤维布溶液，从侧面施加压力以达到加固效果。被动加固法则是将纤维布直接缠绕粘贴在木结构上。

3结语

总之，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。

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