木结构古建筑检测保护技术

对木结构及其构件的防火主要是测定其耐火极限，并根据建筑物耐火等级的要求，采取提高木构件耐火极限的措施。木构件的耐火极限，是指某种构件在专门的炉中,按模拟火灾温度(700~1000°C)的火焰进行燃烧，从开始到失去其原有的功能(对承重构件就是失去承载能力)的时间。如用厚度为 5厘米的方木胶合的门扇，其耐火极限为 1小时;截面为17×17厘米的木梁，其应力达到10兆帕，耐火极限为40分钟;截面为15×15厘米，高3.5米，应力达到4兆帕的木柱，25分钟后才破坏;而截面为29×29厘米的木柱，应力达6 兆帕，50分钟后才破坏。由此可见，木构件是具有一定的耐火性能，特别是截面较大的构件。这是因为木材是由中空的细胞组成，热导率较小。并且木材在燃烧过程中，在表面形成一层木炭，而木炭也有良好的隔热性能，因而减慢了木材的热分解。

木构件在火灾作用下，前2分钟是着火燃烧,在此后的8分钟内的炭化速率约为每分钟0.8毫米，由于形成木炭层,在这以后炭化速率减慢到每分钟0.6毫米。不同树种的炭化速率有一定的差别。木构件的耐火，除试验测定外，还可以根据已掌握的不同树种的炭化速率进行算。

对于无保护层的木构件来说，应尽量采用截面尺寸较大的整体木构件,以提高耐火极限。试验证明,层板胶合构件的耐火性能与整体截面的木构件相似。所以采用截面大的层板胶合木结构，有利于。提高木结构的耐火极限有两个途径,一是加抹灰层或石膏板,如30×30厘米的木柱加2.5厘米的钢丝网抹灰层,其耐火极限可提高到1.5小时,另一是采用防火药剂浸注或涂防火漆，如丙烯酸乳胶防火漆，在100~200°C的温度下能分解出磷酸使木材脱水炭化,减少可燃气体的形成，在250°C左右能膨胀起形成蜂窝状的防火隔，做到小火不燃，以防止初期火灾的扩展，一经离开火焰即能自行熄灭

木材腐朽是受木腐菌侵害的结果。木腐菌体内的水解酶能将组成木材细胞壁的纤维素、木质素及细胞内含物分解作为养料，使木材的强度逐渐降低，直至失去全部承载能力。

木腐菌的生长必须同时具备下列三个条件:木材含水率高于18%;温度在 2~35°C的范围内;有氧气供应。如能去除其中之一，即可防止腐朽。中国有"千年不烂井底木"的古话，是说明木材在水中缺氧而不腐。木结构与人类生活分不开，温度和氧气无法排除，只能将木材含水率控制在18%以内，即使其处于干燥状态，防止木腐菌的侵蚀。因此，要求木结构各个部分，特别是支座节点等关键部位，要处于通风良好的条件下，即使一时受潮，也能及时风干。故在设计木结构时，首先要考虑结构的构造防腐措施:如设置隔温顶棚的木屋盖，必须将顶棚吊在木屋架下弦下面，并使下弦底面与隔温层保持一定距离，使整个屋架位于同一温度场内。如将隔温层置于木屋架下弦之上，则只好将屋架的支座节点砌在墙内，构成封闭的空间，以保证隔温层下面的正温度场的良好效果。但当屋檐稍有渗漏，就能浸湿支座节点，由于处于封闭状态，难以短期风干。木材只要在一定的时间内含水率高于18%,木腐菌就能生长,而木腐菌在繁殖过程中将要排出数倍于原来用以维持生长的水分，湿润毗邻的木材，产生恶性循环，使腐朽蔓延。过去不少木屋架的支座节点曾因此而严重腐朽毁坏，甚至引起整个屋盖的塌倒。

埋入土中的木电杆或木桩，在土层表面上、下一个区段内，被土中的水分侵湿，又有氧气供应，所以遭致腐朽。深埋于土中的部分不腐的原因是缺氧。地表以上较高部分不腐的原因是缺水(即含水率低于18%)。因此，对于经常受潮或间歇受潮的木结构，以及不得不封闭在墙内的木梁端头或木砖等，都必须用防腐剂处理以防木腐菌繁殖生长。

防腐剂是由具有一定毒性的化学品配制的，分水溶性、油溶性、油类及浆膏等几种。对于经常受潮的木构件,宜采用属于油类防腐剂的混合防腐油，也称蒽油,由煤杂酚油(即木材防腐油)和煤焦油配制，遇水不易流失，药效较长。沥青在外观上呈黑色粘滞状，与蒽油类似,常被误用作防腐剂。但沥青只能防水而不能防腐,用沥青涂在未经干燥的木材上，则适得其反，阻碍了木材的风干。

不同的树种木材，由于细胞的内含物不同其耐腐性也有差别。马尾松、桦木等即属于耐腐性差的树种。

蛀蚀木材的昆虫主要有白蚁和甲虫。白蚁的危害较甲虫广泛而严重。

白蚁是一种活动隐蔽，过群体生活的昆虫。在世界上共有2000多种，在中国也有近百种之多，主要分布于长江流域和南方温暖潮湿地区。白蚁以木材为主要食料，也离不开水分，且其生活有畏光性，到巢外取食，都在泥土筑成的蚁路中行进。故常在有木构件或木制品而靠近水源的地方筑巢。因此厨房、浴室等处阴暗潮湿部位的木构件最易受白蚁蛀蚀。

在中国常见的危害木材的甲虫是家天牛、家茸天牛、粉蠹和长蠹。天牛以木材的纤维为食，幼虫在木材内蛀成坑道，老熟后在坑道末端成蛹，成虫羽化后向外咬一椭圆形孔飞出。主要危害木麻黄等阔叶树材。粉蠹及长蠹以木材的淀粉和醣类为食，故以危害阔叶树材的边材为主。成虫喜在木材表面的管孔中产卵。因此管孔较大的栎木、山核桃、刺槐等树种受害最烈。幼虫将木材内部蛀成粉末状，只剩下一层薄薄的外壳，表面上小虫眼密布，其周围常有粉末状蛀屑。

甲虫主要侵害含水率较低的干燥木材，而白蚁对潮湿的木材为害较烈。所以采取构造上的防潮措施，使木构件与水源隔断,对减小白蚁的危害,有一定的效果。但构造上的防潮对防虫仅是一种辅助措施，凡是有白蚁或甲虫的地区，木结构和木制品均应用防虫药剂处理。

楠木、紫檀、柚木等树种有较强的抗白蚁性，杉木、柳杉、樟木等也有一定的抗白蚁性，但多数树种木材皆易受白蚁危害，如马尾松最易受白蚁蛀蚀。所以对于易受白蚁危害的树种木材制作的木结构或木制品，都要用防虫药剂处理。

为了保证木结构的耐久性，世界各国都采用既能防腐又能防虫的药剂。如用硼酸、硼砂和五氯酚钠配制的硼酚合剂，是一种水溶性的药剂，可将木构件浸泡在药剂的水溶液中，若每立方米木材能吸收4.5~6千克的药剂(干剂重量)，则能达到防腐防虫的目的。由于这种药剂遇水容易流失，故只宜用于不受潮的木构件。对易受潮的木构件