古建筑木构件原位防腐与加固研究

发布时间：2018-01-13 20:14

本文关键词：古建筑木构件原位防腐与加固研究　出处：《陕西师范大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：古代建筑作为一种不可再生的文化遗产,是认知历史、传承文明的有效载体。我国古代建筑以其独特的结构和形式著称,古代建筑构架大多数为木质构件。木材,作为植物性原料,具有明显的生物特性。木结构古建筑历经几百年甚至上千年后,由于受所处环境的生物、物理和化学等外部因子的影响,在合适的温、湿度条件下,微生物容易迅速繁殖,使木材发生腐朽或虫蛀,从而引起物理力学性能衰减,最终导致古建筑木结构的残损和物理力学性能降低,最终造成木结构的损毁。如何改善古建筑木构件的这种危机的状态,在不破坏木构件木质特性的同时延长它们的保存寿命,成为当前文物保护工作者面临的一大难题。因为古建筑木构件木材材性的变化与木结构古建筑的寿命息息相关,是影响木结构强度的内在因素。引起古建筑木构件木材材性的变化的原因主要包括：自然老化,环境中灰尘、酸性有害物质以及污染物的覆盖侵蚀；生物和微生物破坏。而其中,生物和微生物对古建筑木构件材质的破坏最为严重。因此,要实现对古建筑木构件的原位防腐加固的保护就必须对古建筑木材材质进行改性,必须针对生物和微生物对木材材质破坏的原因进行古建筑木构件的防腐与加固研究。随着材料科学和木材保护科学技术的发展,人们发现在保持木材原有纹理质朴自然等木性的前提下,通过一系列的物理和化学处理方法,使得改性后的古建筑木构件材质能够克服木材干缩湿胀、尺寸稳定性差、各向异性、易燃、防腐防虫性能差和易变色的缺点,就延长古建筑木构件的寿命,从而实现对珍贵的现存古建筑木构件的长久修复保护。本论文研究内容主要是通过对古建筑木构件木材材性的化学改性处理实现对古建筑木构件木材材性的防腐与加固保护,通过原位合成无机质复合木材,将无机物质作为增强体,通过一定的方法原位分散到木材基体中去,从而获得的一种木材／无机复合材的化学改性方法。由于溶胶-凝胶法可以使有机硅的化合物水解获得溶胶,能够在不破坏木材结构的情况下进入木材的内部,并与木材活性基体进行交联作用,实现与木材基质的复合。于是,本论文研究课题采用溶胶-凝胶法,以古建筑木构件木材材质作为研究对象；以古建筑木构件木材基质的微观结构作为反应器；依据生物矿化原理,采用前驱体正硅酸乙酯(TEOS)渗透或浸渍木构件木材基质,利用溶胶-凝胶法原位合成掺杂有防腐试剂的木材／二氧化硅复合材来对古建筑木构件木材材质进行改性,原位合成了百菌清-DDAC/氟化木材／二氧化硅复合材。此外,通过研究反应过程中,木材、水性氟、防腐试剂、TEOS反应的活性位点以及相互作用机制推测了原位合成百菌清-DDAC／氟化木材／二氧化硅复合材的反应机理,构建了复合材的理论模型。第1章综述了二氧化硅／木材复合材料的国内外研究概况,阐述了制备二氧化硅／木材复合材料的溶胶一凝胶法的反应机理及影响因素；第2章至第4章主要介绍了原位合成百菌清-DDAC/氟化木材／二氧化硅复合材的工艺过程,并对复合材的性能及微观形貌等进行了表征。采用红外光谱和XPS的分析手段对复合材的原位合成机理进行了讨论。第5章和第6章是古建筑构件原位防腐加固工程应用案例,分别介绍了西安唐皇城墙含光门博物馆馆藏古建筑木构件修复保护研究案例和明安定门城楼古建筑木构件修复保护研究案例。从工程应用的修复效果可以看出通过对古建筑木构件的化学改性处理实现了对古建筑木构件的材性的改善,使其防腐抗菌、耐候性、抗流失性、木材的增重率、密度、强度都得到显著提高。
[Abstract]:The ancient architecture is a non - renewable cultural heritage , it is an effective carrier of cognition history and culture . The ancient architecture is famous in its unique structure and form . Based on the principle of biomineralization , using TEOS to penetrate or impregnate the wood substrate , the wood / silica composite material doped with anti - corrosion agent was synthesized in situ by sol - gel method .

【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU-87;TU746

【参考文献】