我國具有悠久的歷史文化,所保留下來的傳統木結構古建筑很多。目前,古建筑修繕的一大難題就是木材缺乏,尤其是干材缺乏。預先購進原木,等待其自然干燥是很不現實的,只能現采現用。木材含水率都很高,而濕木材用于古建筑修繕,不僅質量難以保證,而且木材容易發生糟朽。對木構件進行恰當的防腐處理,就能夠延長構件的使用壽命,這一點毋庸置疑。因此,對木材的防腐處理,就成了古建筑修繕的重點之一。
木材的邊材通常耐久性較差,并容易腐朽。為了克服這個缺點,在實踐中采用了多種方法,改善邊材及耐久性差的心材抵御木腐菌和昆蟲病害的能力。將木材防腐劑涂刷在木材的表面或用壓力法使其滲入木材內部,主要的作用都是為了毒殺木腐菌和昆蟲。
許多樹種都具有一些天然的化學成分,能夠幫助其自身抵御生物侵害。這些化學成分的差異很大,通常都是某些特殊樹種群體所獨有的屬性。盡管良好的天然耐久性不是這些特殊樹種抵御病蟲害的唯一途徑,但較差的天然耐久性能仍然是木材邊材抵抗力低下的主要原因。木材的天然耐久性能不能完全滿足使用壽命的要求,尤其是當邊材所占比例較大時。在這種情況下,對木材進行防腐處理就是非常必要的。
木腐菌和昆蟲的病害發生在適宜的濕度、溫度、空氣條件下,以及適于其食用的木材中。因此,木構件也需要針對這些適宜發生病害的條件做相應的處理。從古埃及墓葬中出土的木材,由于長期處于干燥狀態,就沒有發生腐朽。類似的,在北極地區長期處于低溫狀態下的木材也不會發生腐朽。當木材處在含水飽和的情況下,也不會遭受木腐菌的腐蝕。
例如17世紀瑞典的著名沉船“瓦薩”號,就在海底保存的非常完好。然而在實際的應用過程中,要人為控制這些容易發生腐蝕的條件是不現實的。但是通過對木材進行防腐處理,就能夠有效的防止木腐菌及昆蟲造成的損害。為了更加高效的使用木材防腐劑,需要重點考慮四點:防腐劑性能;防腐處理工藝;被處理的樹種;木材狀況。必須注意,若防腐劑使用不當,則不能達到令人滿意的處理效果。理想的木材防腐劑應滿足如下條件:
(1)有效的殺滅木腐菌和昆蟲,對人類、家畜和植物無害。(2)防水密閉性好,不易使水分濾出或揮發。(3)操作安全。(4)方便使用。(5)滲透能力強。(6)防火性好。(7)無刺激氣味。(8)自身無色,能夠完美體現木材天然外觀。(9)便于其外部油漆涂層的涂刷。(10)不會對食物造成污染。(11)對金屬、塑料等無危害。(12)良好的化學穩定性。(13)使用經濟、易得。沒有一種防腐材料能完全滿足以上所列舉的各項要求,因此在使用過程中就需要根據不同的用途選擇一種或幾種功能特性。
木材防腐劑類型
木材防腐劑主要分3大類:有機溶劑型防腐溶劑;水媒型防腐劑;瀝青焦油型防腐劑
1、有機溶劑型防腐劑這種類型的防腐劑是由溶解在有機溶劑中的活性化學成分組成。由于有機溶劑及化學成分的不同,此類防腐劑存在著細微的差異,但通常具有以下特勝:
(1)不論使用涂刷、噴淋還是浸透方法,都容易被木材吸收。(2)不會引起木材體積的膨脹,因此可以應用于尺寸已經加工精確的構件。(3)有機溶劑揮發后應涂刷油漆覆蓋表面。(4)有機溶劑揮發后不會對膠粘劑的使用產生影響。(5)通常不會發生流淌造成污染。(6)不會腐蝕金屬。(7)通常有機溶劑都是易燃品,因此在貯藏、使用過程中需要小合防火。有機溶劑揮發后,經過防腐處理的木材可燃性要低于未經防腐處理的木材。(8)有機溶劑揮發后會污染一些食品。
2、水媒型防腐劑
(l)需要用特殊方法確保防腐劑進人木材內部,不適于采用涂刷的方法。(2)經防腐處理過后的木材需要使其干燥。(3)水媒防腐劑是無味的,所以不會污染食品。(4)經防腐處理的木材干燥后,其表面可以涂刷油漆。(5)水媒防腐劑不會擴散及造成污染。水媒防腐劑是非燃的。
3、瀝青焦油型防腐劑
這種類型的防腐劑是從煤和天然氣的炭化作用中提取煤焦油精華制成,具有如下主要性質:
(1)這種類型的防腐劑能防止過濾作用,特別適于處理應用于水中或土壤中的木構件。(2)對金屬物體沒有腐蝕作用。(3)經過防腐處理的木構件表面很難涂刷油漆。(4)處理過的木構件會污染所接觸的石膏或其它吸水性材料。(5)處理過的木構件具有刺激性的氣味,在特定的環境條件下,會對附近的食物造成影響。(6)當新處理過的木構件與植物發生接觸時,會對植物產生影響,盡管任何植物性毒素在短時間內就會消失。新處理過的木構件比未處理過的更易燃燒,但科技赫樁娜僧息喻瓣落鵝是,經過幾個月的放置后,煤焦油部分組分很容易就揮發掉。此時,經這種類型的防腐劑處理過的木構件可燃性就不再強于未處理過的木構件。
防腐處理的工藝方法
木材防腐的處理方法主要有:壓力滲透法,完全浸注法,定量浸注法,半定量浸注法,空氣加壓機動法,雙真空處理法,氣體液化處理法及常壓處理法等。防腐處理的工藝很多,通常應根據現場實際情況來選擇適合的處理方法。一般防腐工程都在維修現場,配合施工進度同時進行。而常壓處理法因為其操作簡便易行,所需要的機械設備簡單。
因此,常壓處理法在實際工作中得到了廣泛的應用。常壓處理法主要包括:涂刷,噴淋,浸泡,冷熱槽法等。涂刷是最為簡單易行的木材防腐方法,涂刷法常采用有機溶劑型木材防腐劑或是低粘性的木餾油防腐劑。涂刷防腐劑時,要求木材的表面清潔、干燥,且要均勻涂刷到木材表面,后續涂層要在前一涂層已經浸透但尚未干燥的時候開始。防腐劑涂刷時不應超范圍太多,但是,應保證防腐劑的用量達到應用要求的必需值。這通常需要涂刷2一3遍。噴淋法通常與涂刷法配合應用。在處理粗糙表面時,應采用加壓噴霧法,但要特別注意確保噴淋時具有良好的通風條件。
這種方法通常采用有機溶劑型防腐劑。噴淋在構件的防腐劑應保證足夠量值,直到有少許溢流時方可停止。如果采用噴淋法木材對防腐劑的吸收率達不到規定的要求,則需要在防腐劑已經浸透但尚未風干時再次進行噴淋。浸泡是將木材放入充滿防腐劑的處理槽中并保持一段時間。浸泡時間的長短根據樹種和木材的尺寸而變化。浸泡法比涂刷法和噴涂法的效果要好,且能更好的處理到木結點、紋理末端等部位。浸泡法只適于采用煤焦油及有機溶劑型防腐劑。
冷熱槽法只能使用木材防腐油和煤焦油防腐劑。首先將木材放人一個盛有防腐劑的油罐中,然后加熱幾個小,再逐漸冷卻。或者將木材取出,放入一個盛有常溫防腐劑的處理槽中。油罐的加熱溫度,當采用木材防腐油時最高溫度通常控制85℃。而冷卻槽中的常溫木材防腐油一般不超30℃。木材放置在每個處理槽中的時間長短取決于木材體積、樹種、防腐劑在冷熱狀態下的滲透效能等因素。處理的過程中要注意木材防腐油是可燃的。這種處理方法能使木柱地面以下經常發生腐爛的根部得到良好的保護。