環(huán)氧樹(shù)脂在古建筑維修中的應(yīng)用
環(huán)氧樹(shù)脂具有許多優(yōu)良特性,在古建筑維修、文物古建筑保護(hù)中起到非常重要的作用。在實(shí)際使用過(guò)程中,使用方法非常重要。
環(huán)氧樹(shù)脂是指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基因的有機(jī)高分子化合物。無(wú)色、黃色或褐色黏稠液體,密度(20℃)1.1~1.2g/cm3,溶于丙酮、脂、芳香族和氯化碳?xì)浠衔?。交?lián)后的樹(shù)脂性質(zhì)穩(wěn)定,堅(jiān)硬透明,多為黃色,密度1.2-1.38g/cm3,不溶于任何有機(jī)溶劑。適當(dāng)?shù)剡x用環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑,可以使其具有特殊的化學(xué)穩(wěn)定性能,使環(huán)氧樹(shù)脂體系具有突出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。固化的環(huán)氧樹(shù)脂體系能耐大多數(shù)霉菌,可以在苛刻的熱帶條件下使用。
1、木結(jié)構(gòu)修繕中的應(yīng)用
年代久遠(yuǎn)的木構(gòu)建筑,無(wú)論主要承重構(gòu)件還是裝飾構(gòu)件,都是文物建筑不可分割的組成部分。如果采取簡(jiǎn)單的更換維修方法,就會(huì)降低文物價(jià)值,因此盡量保留原有構(gòu)件是文物建筑維修的一條基本原則。這樣就必須尋找一種能適用古建筑木構(gòu)件加固補(bǔ)強(qiáng)粘接材料,環(huán)氧樹(shù)脂的特性剛好能滿(mǎn)足這種要求。環(huán)氧樹(shù)脂用在木結(jié)構(gòu)維修加固中,主要是用于木柱灌頂、梁枋接榫粘按、調(diào)制環(huán)氧膩?zhàn)拥确矫妫唧w施工工藝如下:
?。?)木柱的修繕
一般被害蟲(chóng)(特別是白蟻)蛀蝕或糟朽中空,而保留完整外殼的木柱適用澆灌加固的方法。先在柱子的受損害部位用刀鋸鋸開(kāi)槽口,保留鋸下的木條,將木柱內(nèi)部糟朽爛木或蛀屑清理干凈,用環(huán)氧樹(shù)脂將槽口木條貼回原處,并用環(huán)氧膩?zhàn)臃舛禄厮闹苜N縫及木柱上面大小裂縫和孔眼,澆灌部位上端留有澆灌孔,分段澆灌,每段1m左右,灌入不飽和聚脂料,每次澆灌間隔0.5h,直至灌滿(mǎn)為止。木柱表面被蟻蛀損部位用環(huán)氧樹(shù)脂接補(bǔ)新材,并用聚酯膩?zhàn)犹钛a(bǔ)大小裂隙,灌注料配方為:不飽和聚酯樹(shù)脂過(guò)氧化環(huán)經(jīng)已酮(固化劑)
?。?)闌額榫頭的制作及粘結(jié)
將闌額的朽爛榫頭及其延伸部分去除,并在闌額中心鋸開(kāi)寬與厚相當(dāng),長(zhǎng)約闌額長(zhǎng)度的卯口,制作兩根與卯口尺寸相當(dāng)?shù)蔫?,用無(wú)堿無(wú)蠟玻璃布貼敷在枋上,涂刷不飽和聚酯樹(shù)脂漿液,涂刷要均勻,以玻璃布能被樹(shù)脂浸潤(rùn)為宜。涂刷過(guò)程中,隨時(shí)用刷子趕走氣泡(氣泡會(huì)使玻璃鋼強(qiáng)度下降),纏澆制成兩根玻璃鋼外殼的新榫頭。將固化后的玻璃新榫頭與好卯口的闌額交接吻合,并以環(huán)氧樹(shù)脂灌注縫隙,同時(shí)以環(huán)氧膩?zhàn)幽伜?,闌額與新榫頭粘結(jié)部分,用聚酯樹(shù)脂和玻璃布纏繞約1cm厚,直至與闌額斷面高度一致(闌額斷面預(yù)先各除去約1cm)。這樣就做成一道1cm厚的玻璃鋼箍,利用聚酯樹(shù)脂的收縮性形成緊密的抱箍。木件表面裂隙、洞眼和大的缺損用聚酯樹(shù)脂膩?zhàn)犹钇窖a(bǔ)夯。在木柱卯口內(nèi)刷上防白蟻藥劑,再接上闌額榫頭。
不飽和聚酯、固化劑和促進(jìn)劑均屬于有毒、易燃、易爆物品,配制時(shí)必須按順序配入,調(diào)勻后再加入促進(jìn)劑,操作時(shí)應(yīng)作好勞動(dòng)保護(hù)。
?。?)粱枋修補(bǔ)
維修中對(duì)長(zhǎng)期腐朽、風(fēng)化折斷的丁?和劈裂垂彎的四椽?,采用繳背組合成拼合梁。用環(huán)氧樹(shù)脂將繳背的丁?、四椽?粘接在一起。大于4mm寬的裂縫用灌縫配方,小于4mm寬的裂縫用注射配方。處理時(shí),室內(nèi)溫度維持在15-25℃,便于環(huán)氧樹(shù)脂完全固化,提高強(qiáng)度。
(4)其他構(gòu)件維修
柱腳的舊材以及木椽端部的缺損和腐朽部分,浸泡丙烯樹(shù)脂可以增加強(qiáng)度,在需要的地方用環(huán)氧樹(shù)脂加以整形。柱基部墩接新材時(shí),用木銷(xiāo)和原有柱子連接,并用環(huán)氧樹(shù)脂粘合。木銷(xiāo)的斷面一般為柱子斷面的1/4,長(zhǎng)度為柱徑的2倍。方形或圓形均可。柱子上的白蟻穴先用丙烯樹(shù)脂浸泡,再填充含有聚硫橡膠的環(huán)氧樹(shù)脂。門(mén)窗的上中檻、下檻的接口處用環(huán)氧樹(shù)脂修補(bǔ)。環(huán)氧樹(shù)脂處理木材的優(yōu)缺點(diǎn),固化很少起皺,可以冷固化,樹(shù)脂具有彈性和強(qiáng)度,木件處理后,強(qiáng)度明顯提高,對(duì)菌、蟲(chóng)危害,各種溶液和氣候變化的影響化等均有很強(qiáng)的抗性和耐受性??梢詮?qiáng)化自然顏色,但有時(shí)會(huì)產(chǎn)生光澤,用細(xì)的鋼絲刷輕刷可以去除光澤,對(duì)油漆彩繪無(wú)影響。高黏度印樹(shù)脂木材的透入度很淺,處理后尺寸穩(wěn)定性改善不大。木材中印固化后表面固化的樹(shù)脂只能用機(jī)械方法去除,但效果不佳。處理后木材趨于變黃發(fā)脆。
2、磚石結(jié)構(gòu)維修中應(yīng)用
傳統(tǒng)的磚石粘接材料使用“焊藥”和漆片,由于粘接力小,只適用小面積粘接,大的石料需要使用鐵活加固。環(huán)氧樹(shù)脂的粘結(jié)力很強(qiáng),適用于粘接大塊面料。因此在古建維修中環(huán)氧樹(shù)脂常用于磚石構(gòu)件粘接修補(bǔ)。
另外,環(huán)氧樹(shù)脂還用于磚石結(jié)構(gòu)的灌漿加固。古建筑傳統(tǒng)灌漿材料多為桃花漿和生石灰漿,現(xiàn)代施工中常用石灰砂漿、混合砂漿、水泥砂漿或素水泥漿。如需加強(qiáng)灰漿的粘接力,常在漿液中加入水溶性的高分子材料??p隙內(nèi)部容量不大而強(qiáng)度要求較高時(shí)(如券拱,殼體開(kāi)裂),常使用高強(qiáng)度的化工材料,如環(huán)氧樹(shù)脂等。具體施工方法是:先將裂縫鑿成“V”,然后用環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)嵌縫,約1米左右留一個(gè)灌漿孔,待環(huán)氧膩?zhàn)佑不_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,用高壓灌漿機(jī),由下往上分段灌注密實(shí)。其配方參考木結(jié)構(gòu)修繕環(huán)氧樹(shù)脂配方。
3、結(jié)論
環(huán)氧樹(shù)脂由于具有很多優(yōu)良的特性,在古建維修中具有廣泛的應(yīng)用,對(duì)文物建筑保護(hù)起到非常重要的作用。通過(guò)幾十年的古建修繕實(shí)踐證明對(duì)古建筑木質(zhì)文物、石質(zhì)文物保護(hù)是非常成功的,特別是藝術(shù)構(gòu)件的粘接和結(jié)構(gòu)加固。但環(huán)氧樹(shù)脂的粘接加固是化學(xué)加固,具有不可逆性,而且其耐久性還有待證明。這點(diǎn)在文物建筑維修中運(yùn)用環(huán)氧樹(shù)脂加固時(shí)要注意。
來(lái)源:南方古建筑設(shè)計(jì)院
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