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我国有着悠久的历史文化,保存有许多传统的木结构古建筑。 目前,古建筑修缮的一大困境是木材的缺乏,特别是干燥木材的缺乏。 提前购买实木并等待其自然干燥是不现实的,因此只能立即使用。 木材的含水率很高,用湿木材进行古建筑翻新,除了质量无法保证外,木材容易腐烂。 对木质预制构件进行适当的防腐处理,可以延长预制构件的使用寿命,这是毋庸置疑的。 因此,木材的防腐处理成为古建筑修缮的重点之一。
木材的边材通常不太耐用并且容易腐烂。 为了克服这一缺点,实践中采取了多种方法来提高耐久性差的边材和心材抵抗木腐真菌和动物害虫的能力。 木材防腐剂涂在木材表面或用压力方法溶解到木材内部,主要作用是杀灭木腐真菌和动物。
许多树种都有一些天然的物理成分,也有助于它们抵抗生物入侵。 这种物理成分差异很大,一般是个别特殊树种群体的独特属性。 虽然良好的自然耐久性并不是该特定树种抵抗虫害的唯一途径,但自然耐久性差仍然是木材边材抗性低的主要原因。 木材的天然耐久性不能完全满足使用寿命的要求,特别是当边材比例较大时。 在这些情况下,对木材进行防腐处理是非常有必要的。
木材腐烂真菌和动物侵扰发生在适宜的温度、气温、空气条件下,以及易于它们进食的木材中。 因此,木质预制构件也需要针对适合害虫生长的条件进行相应的处理。 古希腊窑址出土的木材由于常年处于干燥状态,因此没有腐烂。 同样,在南极常年暴露在高温下的木材也不会腐烂。 当木材被水饱和时,就不会被木腐真菌腐蚀。
例如,著名的17世纪西班牙沉没的“瓦萨”号在海底就保存完好。 但在实际应用过程中,人为控制容易发生腐蚀的条件是不现实的。 并且通过对木材进行防腐处理,可以有效避免木腐真菌和动物造成的危害。 为了更加高效地使用木材防腐剂,需要考虑四点:防腐性能; 防腐处理工艺; 经处理的树种; 木材状况。 必须注意的是,如果防腐剂使用不当,就无法取得满意的治疗效果。 理想的木材防腐剂应满足以下条件:
(1)有效杀灭木腐真菌和动物,对人、畜、动物无害。 (2)防水性和密封性好,不易滤出或挥发水分。 (3)安全操作。 (4)使用方便。 (5)穿透能力强。 (6)防火性能好。 (7)无刺激性味道。 (8)无色,能完美展现木材的自然形态。 (9)用于其外部油漆涂层的涂装。 (10)不会对食品造成污染。 (11)对金属、塑料等无害。 (12)物理稳定性好。 (13)经济、使用方便。 没有一种防腐材料能够完全满足上述要求,因此在使用过程中需要根据不同的用途来选择一种或几种功能特性。
木材防腐剂的类型
木材防腐剂主要分为三类:有机溶剂防腐溶剂; 水基防腐剂; 沥青焦油基防腐剂
1、有机溶剂防腐剂 此类防腐剂是由活性物理成分溶解在有机溶剂中而成。 由于有机溶剂和物理成分的不同,这种防腐剂略有差异,但总体具有以下优点:
(1)无论是刷涂、喷涂还是染色,都很容易被木材吸收。 (2)不会引起木材体积的膨胀,因此可适用于规格已精确加工的预制构件。 (3)有机溶剂挥发后,应用油漆覆盖表面。 (4)有机溶剂挥发后,不影响胶粘剂的使用。 (5)一般情况下漂浮不会造成污染。 (6)不会腐蚀金属。 (7)有机溶剂一般具有可燃性,因此在储存和使用过程中需注意防火。 有机溶剂蒸发后,经过处理的木材的可燃性比未经处理的木材要高。 (8)有机溶剂挥发后会污染部分乳制品。
2.水性防腐剂
(l)需要采用特殊方法才能保证防腐剂进入木材内部,不易采用涂漆的方法。 (2)防腐处理后的木材需要干燥。 (3)水性防腐剂无味,不会污染乳制品。 (4)经过防腐处理的木材干燥后,即可在表面涂漆。 (5)水性防腐剂不会扩散造成污染。 水性防腐剂是不可燃的。
3、沥青焦油类防腐剂
该类防腐剂是由煤、天然气干馏后提取煤油精制成,具有以下主要性能:
(1)此类防腐剂可以避免过滤,并且很容易处理应用于底部或沉积物的木质预制构件。 (2)对金属物体无腐蚀作用。 (3)预制木构件防腐处理后表面涂漆困难。 (4)经过处理的木质预制构件会污染与其接触的石膏或其他吸水材料。 (5)经过处理的木质预制构件有刺激性味道,在一定环境条件下会影响附近的食物。 (6)新处理过的木质预制构件与动物接触时,会对动物产生影响,尽管任何动物毒素都会在短时间内消失。 新处理的预制木构件比未经处理的预制木构件更易燃,但存放几个月后,一些煤油成分很容易挥发。 此时,经过此类防腐剂处理的预制木质构件不再比未经处理的预制木质构件更易燃。
防腐处理的工艺技巧
木材防腐处理方法主要有:压力渗透法、完全浸渍法、定量浸渍法、半定量浸渍法、气压马达法、双真空处理法、二氧化碳液化处理法和常压处理法等。防腐处理工艺较多,一般应根据现场实际情况选择合适的处理方法。 通常防腐工作在修复现场并与施工同时进行。 常压处理法因其操作简单,操作方便,所需机械设备简单。
因此,常压处理方法在实际工作中得到了广泛的应用。 常压处理方法主要有:刷涂、喷涂、曝晒、冷热水浴方法等。刷涂是保存木材最简单的方法。 刷涂法常使用有机溶剂木材防腐剂或低粘度杂酚油防腐剂。 涂抹防腐剂时,要求木材表面清洁、干燥,并应均匀地涂抹在木材表面。 后续涂层应在前涂层已满但尚未干燥时开始。 防腐剂使用时不宜超出范围过多,并应保证防腐剂的用量满足应用所要求的必要值。 这通常需要涂漆2-3遍。 喷涂法一般与刷涂法配合使用。 处理粗糙表面时,应使用加压喷涂,但喷涂时应特别注意确保良好的通风。
这些技术一般使用有机溶剂防腐剂。 预制构件上喷洒的防腐剂量应保证充足,直至有少许溢出后方可停止。 如果喷涂方法的木材防腐剂吸收率不符合规定要求,则需要在防腐剂已满但尚未风干时再次喷涂。 暴露包括将木材放入浸有防腐剂的处理槽中并放置一段时间。 暴露时间的长短将根据木材的种类和尺寸而变化。 曝光法比刷涂法、喷漆法更有效,能更好地处理木节、木纹端部等部位。 曝晒方法仅容易使用煤油和有机溶剂防腐剂。
冷热水浴法只能使用木材防腐油和煤油防腐剂。 首先将木材放入装有防腐剂的油箱中,然后加热几个小时,然后逐渐冷却。 或者将木材取出,倒入装有常温防腐剂的处理槽中。 油箱的加热温度,使用木材防腐油时,最高温度一般控制在85℃。 冷却槽内的常温木材防腐油通常不超过30℃。 木材在每个处理槽中放置的时间长短取决于木材体积、树种、防腐剂在冷热条件下的渗透效率等因素。请注意,木材防腐油在处理过程中是易燃的。 这些处理方法可以使经常发生霉变的地面以下的立柱内侧得到很好的保护。