我国古建筑木构件及木质文物保护技术发展历程与展望

文化遗产保护是传承历史文化、增进民族团结、维护国家统一及社会稳定的重要基础。总结中国林业科学研究院木材工业研究所古建筑木构件及木质文物保护技术的发展历程,概述我国现有技术及其应用实施进展,并基于现状分析未来的发展趋势。     

古建筑木构件有机型防腐防虫剂制备及其效果

【目的】制备一种环境友好型的水基化有机型防腐防虫微乳剂,以满足古建筑木构件不同生物危害防治需求,因地制宜保护古建筑木结构免受生物败坏。【方法】选择木材防腐效果较好的丙环唑、防霉抑菌的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)和杀虫活性较高的高效氯氟氰菊酯为主成分,采用助剂添加和乳化技术制备水基化有机型防腐防虫微乳剂,通过稳定性测试、有效成分抗流失性能测试、室内抑菌活性测试、室内防腐性能测试以及野外埋地测试等评价微乳剂的性能和防腐防虫效果。【结果】制备的水基化有机型防腐防虫微乳剂兑水稀释250倍后可稳定存放60天以上且仍保持透明,-25℃下放置过夜未结冰;微乳剂稀释后处理木材的有效成分固着率达90%以上,各有效成分在木材中的固着率与其在水中的溶解度有关,溶解度高的有效成分固着率低;微乳剂处理后木材外观色泽几乎没有变化;微乳剂对木材白腐菌、褐腐菌、霉菌和变色菌抑菌效果良好;处理辐射松边材时,载药量高于161.3 g·m-3(丙环唑与高效氯氟氰菊酯配比为20∶1)时木材质量损失率低于5%,耐腐等级达到I级强耐腐等级;载药量在134.8 g·m-3以上(丙环唑与高效氯氟氰菊酯配比为20∶1)的辐射松处理材埋地半年的腐朽和白蚁蛀蚀完好值皆为10,而未处理材白蚁蛀蚀完好值为5.8。【结论】本研究制备的含丙环唑、BIT和高效氯氟氰菊酯的水基化有机型防腐防虫微乳剂有效成分含量≥10%,低毒,性能稳定,有效成分在木材中固着率高,具有良好的防腐和防白蚁效果,实际应用时可根据古建筑实际生物危害防治需求灵活调节有效成分配比。     

古建筑木构件现场分类及其无损检测技术

介绍了古建筑勘查中木构件的现场分类,阐述了点探测技术、线探测技术、面探测技术等无损检测技术的特点,及其在古建筑木构件勘查中的应用.     

古建筑木构件无损检测技术国内外研究现状

介绍了应力波检测、超声波检测和微钻阻力检测3种常用木材无损检测技术在古建筑木构件检测评估中的研究和发展现状.     

西藏部分古建筑腐朽与虫蛀木构件的PILODYN无损检测研究

对西藏布达拉宫和罗布林卡不同地方更换下来的杨木、沙棘和白叶柳旧木构件进行了PILODYN现场无损检测,得到了木构件腐朽与虫蛀程度的定量结果;根据GB/T 13942.2-92对每根旧木构件进行了肉眼表面腐朽分级,得到了旧木构件腐朽与虫蛀程度的定性判断结果,将二者进行对比分析和讨论,说明PILODYN无损检测设备用于古建筑木构件的腐朽与虫蛀程度检测是完全可行的,同时强调了PILODYN无损检测设备使用过程中的局限性.     

应力波技术在古建筑木构件腐朽探测中的应用

采用应力波测定仪对西藏古建筑上的腐朽与虫蛀木构件进行无损检测和目测腐朽观察,并将两种结果进行比较.结果表明:应力波无损检测技术可以准确的判定木构件的内部腐朽与虫蛀;表层腐朽分级与无损检测结果基本一致;在古建筑维护中,可在目测基础上,再采用应力波技术检测确认,为准确更换木构件提供定量评价依据.     

应县木塔部分横纹抗压木构件残损分析

对应县木塔二层明层和五层明层内槽转角柱的普拍枋、华拱和泥道拱等横纹抗压构件进行勘测,测量其尺寸与含水率,使用相机拍照记录其破坏特征,后期利用ImageJ软件分析其裂隙率及破坏状况,探讨两明层横纹抗压构件的开裂程度与分布。结果表明：二层明层内槽转角柱上的普拍枋横纹抗压开裂严重,其裂隙率均值为16.6%,多数端面呈散裂状,甚至枋体有完全压溃和部分脱落的现象,华拱和泥道拱横纹抗压裂隙率均值分别为7.7%和12.0%,且拱身已有部分剥离和折断现象;五层明层各内槽转角柱上的普拍枋、华拱和泥道拱横纹抗压破坏主要为细微开裂,其裂隙率均值分别为2.9%、2.6%和2.1%,较二层明层而言,开裂较为轻微;对于木塔两层横纹抗压构件的开裂分布,二层明层多出现在塔身西南和东北方位,而五层明层横纹抗压构件在开裂方位上不明显。本研究所采用的方法可以有效获取应县木塔内部构件的横纹抗压破坏状况及开裂分布,为今后木塔修复与保护工作提供一定的基础数据。     

木构件裂纹特征及碳纤维浆料修复评价

为在不影响美观的前提下解决木构件狭小裂缝的修复问题,以木构件裂纹为研究对象,运用湿态流动性及渗透性较好的碳纤维浆料填充注入法对其进行修复,并对裂纹损伤修复性能进行评价,探索木构件裂纹损伤修复与增强的一种新的技术手段。结果表明:木构件自然开裂裂纹顺纤维方向产生,并沿径向向内发展且裂纹开口逐渐减小。裂纹壁面外侧平滑无毛刺,里侧存在细小纤维粘连。微观图显示裂纹断口清晰平整,大多发生轴向管胞胞间层间破坏,轴向管胞本身结构相对完整。外力作用引起的断裂裂纹壁面凹凸不平,部分存在不规则木纤维断裂薄层。微观图显示裂纹横穿轴向管胞细胞壁,多数轴向管胞被强行拉断,结构破损严重,断口粗糙。裂纹创面修复后构件的断裂峰值荷载和断裂能均有提高,其中,0.5 mm碳纤维浆料修复组最为显著,其峰值荷载及断裂能相对未修复组分别提高69.62%和107.02%。锯切法预制裂纹可释放木构件部分内应力,切口断面呈梯形,外层宽内层窄。预制裂纹中碳纤维浆料填充彻底,浆料与裂纹壁面结合牢靠。浸水处理及高温热处理均未导致裂纹修复创面出现分层或结合不牢的现象,裂纹中碳纤维浆料固化密实、稳定。     

浅析古建筑木构件与木质文物的保护方法

我国传统古建筑多以木材为骨架,经历数百、千年的发展后,具有了极高的文物、历史和艺术价值。为了保护好这些珍贵的木质文物,需对木质文物实施科学保护措施。从处理方法来看可分为两大类:物理处理方法和化学处理方法。本文对影响古建筑与木质文物保护的影响因素进行了综合归纳,并详细阐述了古建筑与木质文物保护的物理和化学处理方法,最后指出了无损检测技术应用于木质文物保护的应用前途。     

残损古建筑木结构力学性能相关研究进展与展望

古建筑木结构具有极其宝贵的历史文化价值、艺术价值和科学研究价值,但在环境侵蚀、人为损坏以及自然灾害等影响下,其材料、构造与结构等方面都会产生不同程度的损伤,对结构的承载能力、稳定性以及安全性造成不利影响。结合古建筑木结构残损与破坏特点,总结了近年来国内外对木材性能,榫卯节点、斗拱节点以及梁、柱等典型构件残损,以及整体结构抗震性能等方面的理论、试验与数值模拟等研究现状,重点分析了残损对古建筑木结构承载能力和抗震性能的影响,在此基础上探讨了基于残损的古建筑木结构力学性能研究发展趋势并进行展望,以期为木结构古建筑的预防性保护未来研究课题提供参考。     

板木家具设计中实木构件与人造板基材构件的配置方法

由于人们对实木家具情有独钟,但实木资源尤其是珍贵树种资源日趋减少,因此,具有实木外观形象特征又减少实木用量的板木家具应运而生,并已成为当今中国木质家具市场的主流产品类型之一。按照基材类型不同,板木家具的构件主要分为两种:实木构件、人造板基材构件。板木家具设计时,设计师最难把握的是家具的哪些构件用实木构件、哪些用人造板基材构件。因为人造     

古建筑木构件缺陷检测方法发展现状

木材缺陷是在木材应用中存在的一个不能忽视的问题,它影响了木构件的外观及其力学性能,最终决定该木结构是否能够继续使用。如何及时、有效的检测出古建筑木构件中的缺陷,探索到合理的检测方法,一直都是科研者共同的研究方向。根据检测机理的不同分别介绍一系列无（微）损检测方法,如传统检测法、应力波检测法、皮罗钉检测法、超声波检测法、微钻阻力检测法、应力波断层成像检测法,以及它们在古建筑缺陷检测中的应用,同时对这些方法的研究现状和发展趋势进行了总结。     

遗址木构件用防霉药剂的筛选

在参照国内外先进经验的基础上,筛选出适用于遗址木构件的防霉药剂,并进一步完善处理工艺,使之更加有效.在相同处理工艺和环境条件下,比较了不同药剂浓度处理木材后的防霉试验效果.结果表明:双链季铵盐和菊酯类复合剂在浓度1.5%时抑制霉菌的效果最佳.     

基于木蜂筑巢习性的古建筑木构件木蜂危害等级划分

【目的】基于木蜂筑巢习性,划分古建筑木构件木蜂危害等级,为古建筑保护工程勘察提供参考依据和评定标准。【方法】收集受木蜂危害的轻木构件,采用内窥镜、CT扫描和巢穴解剖方式,了解巢穴构造,计算隧道容积和巢穴体积,估算木材损失程度,结合古建筑木构件危害勘察,划分木蜂危害等级。【结果】经鉴定,收集到的木蜂为黄胸木蜂。内窥镜可以观测到主隧道,隧道有2～3条分枝,次隧道与主隧道夹角成一定角度,影响内窥镜进一步深入观测。CT扫描能够准确了解巢穴内部危害。巢穴解剖发现,黄胸木蜂巢穴皆为分枝型,大部分为双向平行2条分枝或一侧2条分枝另一侧1条分枝;巢室内径平均1.55 cm,每条分枝长度平均14.4 cm,隧道容积平均约133.67 cm³,巢穴体积平均1 436.58 cm³。【结论】古建筑木蜂危害一般发生在建筑外部的檐椽、望板、斗栱等非承重和非独立作用构件上,基于木蜂筑巢习性估算木材损失程度,古建筑木构件木蜂危害可划分为1～4级：当木构件有且仅有1个木蜂孔洞时,为1级危害;当木构件有2～3个木蜂孔洞时,为2级危害;当木构件有4～5个木蜂孔洞时,为3级危害;...     

饱水考古木材保存状况评估、加固和干燥方法研究进展

出水木质文物蕴涵丰富的考古学信息,由于受到复杂埋藏环境影响,其性质发生不同程度改变,进而呈现不同的保存状况。基于饱水考古木材保存状况,针对性筛选加固材料和干燥方法,开展饱水考古木材脱水定型研究,是实现出水木质文物科学保护和稳定保存的重要途径。本文总结饱水考古木材保存状况评估方法、加固材料和干燥方法研究进展,并展望饱水考古木材脱水定型研究的发展趋势,以期为出水木质文物保护提供科学依据。     

无（微）损检测技术在木结构古建筑中的应用及发展

介绍了古建筑木构件勘查中常用的无（微）损检测技术,阐述了各种仪器工作原理、检测方法及其优缺点,其中包括皮罗钉、阻力仪、应力波和超声波检测设备。基于以上技术,结合古建筑木构件特点,提出仪器结合使用、构件分类检测、设备便携化以及以树种鉴定为基础的木结构古建筑无损评估体系。

Abstract：

Commonly used nondestructive inspection technologies involved in the survey of the wood structures of ancient buildings are introduced and the inspection methods,working principle,advantages and disadvantages of various instruments,including of pilodyn,re