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浅析古建筑木构件与木质文物的保护

来源:用户上传      作者:李文龙

摘 要:在我国珍贵的历史文化遗产中,古建筑是独一无二的,以其独特的结构和优良的力学性能而闻名,屹立于神州大地几百年、几千年,为后人留下了宝贵的财富。部分木质结构的古建筑在岁月的变迁中遭受风吹雨打的侵害,被不断地腐蚀,进而出现不同程度的损害。还有部分古建筑受到战争的洗礼、虫蛀的损害、人为的无知破坏,损害严重,无法修缮。现有的古建筑均存在内部木质结构系统损坏的问题,面临坍塌的严重危险。这些古建筑的文物价值随破坏而降低,失去其精髓和灵魂。因此,对这些带有历史烙印的古建筑进行修缮与加固工作是极为重要的。文章针对我国目前的古建筑木构件和木质文物的保护现状展开阐述,结合古建筑木构件与木质文物的保护方法进行分析,以木质的结构修复为切入点,探寻新方法、新工艺在古建筑修复和保护中的作用,以期为古建筑加固提供借鉴和参考。

关键词:古建筑;结构;木质文物;保护

1 古建筑木构件与木质文物保护基础

1.1 概述

伴随着我国经济的不断发展,工业化进程的加快,城市不断地建设和发展,古建筑在现代城市建设中出现了拆与留的难题,如何保持古建筑的整體风貌,带动现代经济的发展,并做好对传统文化的保护是我们亟须解决的问题。目前,我国因管理不善、随意破坏导致古建筑残破。这些都是我们不愿意看到的,也与历史文化遗产保护研究背道而驰。因此,我们必须提高人们对历史的认识,树立文化自信,推动经济文化发展,保护历史文化遗产。

1.1.1 古建筑木构件

古建筑是人类在历史发展过程中遗留下来的建筑,是具体物质的保存,由人类创造并与人类生活息息相关,且不能重新创造。其在历史、文化、科技、艺术、人文等方面表现出很高的研究价值。一座保存完整的古木建筑不仅是当时历史文化的重要体现,而且也是社会变迁的历史痕迹。古建筑的木构件是古代文化遗产的重要组成部分,是脆弱的,具有不可再生性,一旦造成破坏将无法修复。因此,保护它们是刻不容缓的事情。

1.1.2 木质文物

木质文物更是不可再生的珍贵文物,这类文物反映了人类的生活、社会、思想等,也反映了当时社会的发展程度和社会生态环境状况,是人类了解历史的重要物证,更是社会发展进程中的文化指引。对文物进行保护管理、科学研究可以使人类更好地了解历史,深刻认识人类社会发展客观规律,更好地服务于当代社会,利于未来社会的发展,具有十分重要的意义。

2 我国古木建筑的特点

2.1 以木结构体系为主

与西方的古建筑体系相比,我国古木建筑更具特色,古木建筑是独立的机构体系。比较来看,我国现存古建筑中木质建筑较多,文物木构架优势更加突出。

①木构架的承重结构与维护结构是独立存在的,而建筑物重量由木构架来支撑托起,维护和分隔空间的却是墙壁。这样两者相辅相成,但又独立分开存在。

②在任何气候条件下,木材都可以应用。在修建建筑时可以根据不同地区的气候条件,修建不同的房屋高度、墙壁的厚度,挑选适合的材料,选取门窗的位置和大小。

③由于木材本身的特性和纹理构造,其可以通过温度调节而自动伸缩,在构架时与构造节点时可以适当调节,即使在自然灾害发生时墙壁倒塌,也可确保房屋整体不会坍塌,并减轻地震造成的破坏程度。

④人类在建造房屋时,取木非常方便,不但可以提高施工速度,而且现场加工制作也确保了木材成品的质量。尤其是木材较砖石更易于加工制作,所以在修建房屋时使用十分方便。

2.2 多采用构架制结构

我国木结构体系一直都采用的是构架制的结构原理,使横梁在四根柱子共同作用下被撑起,竖枋拼装构成“间”型。大部分的普通木质建筑都由单数组成,如三、五、七、九间,数字越大即开间数越多,构架等级也越高,也越复杂。最出名的古木构件建筑当属十一开间的紫禁城太和殿,是我国现存等级最高的古建筑。一般古木建筑里面是由台基、屋身、屋顶组成,建筑屋顶的大小也是人类身份的象征,而官式建筑的屋顶则显得体形硕大,因而在屋顶的多种制式中也有等级之分。

2.3 斗拱

中国古木建筑结构中,最关键的构件便是斗拱,其主要作用是在柱子上伸出悬臂梁,用悬臂梁承托出檐部位的全部重量。

2.4 外部轮廓特异

我国古木建筑的最大特点便是外部轮廓的特异性,有色彩鲜艳的曲线坡面屋顶,有院落式的建筑群,展现出广阔的空间。

3 古木建筑发展的历史

在中国历史上,古木建筑一直占有举足轻重的地位,木构架承重结构是主要的表达形式。早在西元前春秋时期,木构梁柱系统就已初步完备并广泛采用,到汉代已经相当成熟。木构结构可分为抬梁式、穿斗式、井干式,使用最普遍的是抬梁式。至唐代,斗拱已成为木构架建筑中最特殊的构件,从简单的垫托、挑檐构件发展为紧密关联的梁枋与柱网上的“井”字格形复合梁,不仅需要向外挑檐,承托住内部天花板的重量,更重要的是确保了木构架的整体统一性,是大型古建筑不可或缺的部分。宋代斗拱在木构架节点上使用逐渐减少,更多是增大开间距离,加高了柱身。元、明、清时期,额枋和随梁枋在柱头上大量使用,构架的整体性进一步加强,斗拱的体型逐渐变小,无须达到结构的作用,装饰效果越来越明显,最后形成等级差异的装饰物。

4 古建筑木构件与木质文物的保护方法

古建筑大部分以木材为根骨,如何对这些木质文物进行科学的保护,既不损坏文物本身,又传承了其蕴含的价值,在处理方法上更是将物理和化学方法融合,运用无损检测技术。研究和保护好现存的古建筑木构件与木质文物,不仅继承和弘扬我国的民族文化,而且能够获得巨大的社会和经济效益。

4.1 古建筑木构件和木质文物的自然构造及其保护的阻碍

4.1.1 木构件和木质文物的自然结构

古建筑的木构件和木质文物基本上都是由高分子物质和低分子物质共同构成的天然木材。木材的细胞壁组成物质主要是纤维素、半纤维素和木质素等,它们在木材总量中占比达到90%,而木材中的一种多孔质材料木材油很容易遭受到生物腐蚀和分解。因此,木质构件和木质文物本身的树种差异也使它们的保护方法千差万别,保护工作更是复杂、艰巨,对其物质基础性质进行研究和把握,才能做到真正的保护。

4.1.2 木构件和木质文物保护的阻碍

①生物性损害。通俗讲,生物性的损害以害虫蛀蚀为主。这些害虫有蛀食木材的天牛、象鼻虫、白蚁、蛀木水虱等,尤其是白蚁,不仅种类多,数量大,隐秘性强,对古建筑木制构件和木质文物都有毁灭性的损坏。而蛀木水虱对古建筑物损害也是非常巨大的,它们把淹没在水中的木材蛀食出大大小小的孔洞,海浪一冲击就彻底摧毁。因此,生物性的损害是最具有破坏性的,防虫和防腐是木质文物保护最重要的措施。

②微生物损害。微生物损害也是木材损坏的重要原因之一,其中褐腐菌和白腐菌是对木材植物性损害最严重的木腐菌,它们分解木材,降解木材中的纤维素、半纤维素、木质素,还会通过变色菌的作用使木构件和木质文物的颜色发生变化,木质素分解越高,木材腐蚀越严重。

③物理性损害。物理性损害也是木材损坏的重要原因之一。受声音、光、气候等物理因素影响,木材也会发生变化,且物理因素一般不会单一存在,和化学、生物因素基本同时存在。此外物理性损害中,含水量对木材的影响很大,含水量越高,木材降解速度越快。一般木构件和木质文物在不受保护的极端情况下,木材会因为干燥收缩整体受到破坏,此破坏是不可逆转的。

④化学性损害。化学性损害对古建筑的木构件与木质文物产生不可逆转的破坏,主要是金属、气体和酸碱盐溶液对木材的破坏。由于木构件与木质文物的湿度在水分溶解的作用下,木材膨胀,降低了化学强度和木材强度,进而使其结构完全被破坏。

4.2 木构件和木质文物保护的方法

4.2.1 物理法

①降低木质文物里面的含水率。控制木材的含水率在一定程度上保护了木构件和木质文物,木材的含水率是重要的物理特性。对木材防腐、加固处理影响最大的便是硼酸浓度的性质,保护出土文物的首要任务就是确保文物形状不变,在木材中快速注入稳定的物质,确保木材保持合适的含水率,免受木腐菌和害虫的侵害。

②防腐。在木构件和木质文物的修复过程中,对防腐剂的使用都有严格的限制或禁止。在一般情况下都会采用比较安全的物理方法来消灭木质害虫,检疫辐射处理手段是目前最好的物理防腐方式。充分利用离子辐射来消除有害生物,有效防止有害生物的扩散。这种无毒、无害、无污染的手段,不影响文物的品质。目前物理防腐方法有冷冻、加热处理;二氧化碳、熏蒸、低氧处理,达到杀死害虫、保护古建筑木构件和木质文物的效果。

4.2.2 生物防治法

生物防治法是利用生物或者生物技术来消灭有害生物的一种非物理处理方式。在采用生物防治法治虫害时,需谨记不能使用有毒的物质,避免对环境造成污染。这种保护方式目前因为技术、资金等问题在文物保护中应用很少。

4.2.3 化学法

化学防腐剂是保护木材的化学药剂,它能使木材免受细菌和生物的损害。一般杀菌和杀虫的防腐剂分为有机和无机两大类。无机药剂包含了水溶性的碱盐类,而有机药剂包含油类、油溶剂。我们常用的是几种相互配合的复合型药剂,不仅效果好,性能更加优化,按照其功能比例大大提升药性。最特别有效的方法便是木材的气相硼处理,它融合了传统的木材防腐处理技术,不依靠溶剂,将防腐剂有效成分汽化后作用于木材,这样利于集中硼气进入木材,与之水分形成硼酸,构成一种天然的木材防腐剂,沉积于木材里。要结合木材品种和渗透性做好防腐处理,对药剂量进行卡控,检测防腐剂和渗入度的结果一般以颜色来判定。

4.2.4 熏蒸剂法

熏蒸剂方法也是一种特殊的防腐保护法,利用一定浓度的无毒气体,在密闭环境下消灭害虫,达到防腐效果。但由于木材致密环境的特殊性,此方法对于木材中的害虫、木腐菌无法达到完全预防的效果,还需与一些防腐药剂配合使用。熏蒸剂法也是目前使用广泛的一种化学处理方法,在木材中杀虫灭菌的效果最佳,而且对木材的伤害最小。在处理过程中,必须要求熏蒸剂处在一定的温度和压力下。为提升熏蒸的效果,也可加入适量的增效剂,或者改善熏蒸的现实条件,确保环境的密闭性。

4.2.5 化学加固法

目前,化学加固法已成为保护古建筑木构件和木质文物的重要手段,既可避免木材受到虫害、机械损伤,又可保持木材的强度和稳定性,更可提高木材的防腐能力。化学加固法分为有机化合物和无机化合物加固法,常用的方法有真空法、热化固化法、冷冻干燥法等。其中冷冻干燥法能够最大限度减少木材开裂和变形,是处理潮湿木材特别常用的方法。

4.2.6 无损检测技术法

在古建筑木构件和木质文物保护中,最重要的是确保古建筑的完整性。应用无损检测技术可以解决对木材的残余强度和木质文物内部的缺陷部位的探测问题,尤其是在木材内部发生了腐朽现象时,就需要应用无损检测技术对其进行实际的勘察和分析,并做好相應措施避免其受损害,也可应用应力波、超声波,利用它们传入木材里的波声、速度来判定木材腐朽的程度。

5 结语

文化底蕴是城市的灵魂,历史文化是对古人生活智慧的传承,也是一个城市的内涵和特色。古建筑正是承载着历史文化的载体,记录着时代变迁的痕迹,蕴涵着人文与历史的内容。运用高新技术对文化价值较高的古建筑进行修缮和原貌恢复,能够发挥古建筑物的使用价值和经济价值,传承和弘扬对历史文化,对每个时代的发展都有重要意义。

参考文献

[1]陈允适.古建筑木结构与木质文物保护[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2]汪中红,姚杰,钱庭柱.浅析古建筑木构件与木质文物的保护方法[J].林业实用技术,2009(4):59-61.

[3]徐佳鹤,王超,张斌.我国古建筑木构件及木质文物保护技术发展历程与展望[J].木材工业,2020(6):39-43,47.


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