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干货|用环氧树脂加固处理古建筑木构件的方法

 板桥胡同37号 2020-08-06

古建筑修缮中遵循文物保护原则,最大限度地保 留历史信息,在确保结构安全的前提下,尽可能减少木 构件更换量,对存在一定损伤状态的木构件除了按传 统作法进行加固整修外,设计单位要求采用环氧树脂 对木构件劈裂做灌注加固,以延长木构件的使用年限。

应用环氧树脂灌注加固的木构件包括:檩、梁、枋、 柱、椽等构件,加固对象为没有严重糟朽和垂直断裂 (与木材纹理相垂直的断裂)的木构件,最好是拆卸下 的木构件,如在梁架上进行,此施工工艺易于对水平或 有坡度的构件灌注加固,竖向构件应采用相应方法进 行灌注加固。

环氧树脂灌注木构件劈裂的施工工艺如下:

木构件劈裂宽度在 5mm 以上的灌注加固方法

油饰彩画及地仗处理

当木构件的地仗重做时,先将地仗砍除,如对木构件找补地仗时,只将劈裂处一定范围内的地仗进行清理、挠铲,遇保留油饰彩画时,要对劈裂周围做好必 要的防护,避免环氧树脂灌注时污染油饰彩画。可根据油饰或彩画表层的具体情况选用胶带纸、塑料胶带等 适宜的材料做好防护。

劈裂处的清理

先将劈裂处的木 筋、毛茬铲除干净,然后清扫劈裂缝隙内的 尘土。因劈裂有一定 深度,且缝隙内不规则的形状,使缝隙内的尘土极难清 扫干净,实践中我们用鬃 刷先进行清扫,最后 采用气泵配合高压喷 枪将劈裂缝隙中的尘 土吹净,通过压强气流把缝隙内不易清扫干净的尘土全部清除干净。每道劈裂缝隙必须用高压喷枪反复吹净两遍,第二遍要在灌注环氧树脂前进行,保证缝隙内洁净,环氧 树脂与木基结合牢固。木构件劈裂处清除吹净后必须 苫盖,防止再落入尘土及受到雨水浸湿。

清理大木构件的除尘

控制施工环境

环氧树脂灌注时,要控制全过程的施工环境,保 持洁净,周围不能出现粉尘现象,必要时采取措施。

环氧树脂调配

环氧树脂灌注液应按使用说明中原液与固化剂的 配比进行调配,如需加快或延缓环氧树脂的凝固时间, 可调整固化剂用量,但应做配比试验,记录每次调整后的配合比和凝固硬化时间,选择适用的配合比后再批 量配制环氧树脂灌注液,必须搅拌均匀。每次配制应根据用量加以控制,降低损耗。

浇注环氧树脂

做好灌注施工组织

对于落架或拆卸下的木构件应分类统一进行劈裂处的清理除尘,环氧树脂灌注施工宜具有一定批量,利于降低环氧树脂的损耗,提高工效,更有利于质量控制。

灌注环氧树脂、镶填骨料施工

对于劈裂深度较大的缝隙,在灌注环氧树脂时应 填充骨料,镶填骨料宜选用与木构件同材质的旧木料。灌注环氧树脂前将填充木料先加工成木条,木条截面 宽度应与构件劈裂宽度之间有 2~3mm 的缝隙,木条 厚宜 15mm 左右,要保证填充木条被环氧树脂充分包 裹,并与木构件牢固粘接。劈裂深度较大 的应分层灌注、镶 填骨料,能有效促 使环氧树脂的氧化 凝 固 和 强 度 增长, 对木条的填充和灌 注密实度易于控制。施工操作时根据劈 裂深度确定分层数, 分层厚度宜控制在 25mm 左右。灌注操作时,先将调制好的环氧树脂液适 量灌入劈裂缝隙中,适 度敲振木构件,使环氧 树脂液浸透饱和,与木 构件结合紧密,之后镶 入加工好的木条,将木 条向下捣实,如环氧树 脂液未覆盖住填充木条, 适量补灌环氧树脂液, 再次敲振木构件进行振 捣,使环氧树脂液包裹 住木条,与木构件劈裂处更紧密结合。

灌后镶木条

完成以上工序后应停滞适当的时间,使第一层环 氧树脂达到一定程度的凝固,以利于其强度的增长。两 层灌注间隔时间要适当,保证分层灌注的环氧树脂液 能粘接为一体。分层灌注间隔时间应根据气温、风力大 小、配比试验记录等因素综合控制。 

第二层施工方法同第一层,以后各层同前,最后 一层完成后应保证环氧树脂覆盖住镶填木条,且不得 高出木构件表面。如需做地仗,环氧树脂凝固后要低于 木构件表面 3~4mm,便于地仗处理。 

每层灌注间隔期间要防尘防雨,可进行苫盖,但 要保证通风,以利于环氧树脂的固化和强度增长。

木构件劈裂宽度在 5mm 以下的灌注加固方法

⑴木构件清理、除尘方法同前

⑵劈裂缝隙在5mm以下的,灌注环氧树脂时不用 镶填木条(不填充骨料),如劈裂较深也应分层(次) 灌注完成,控制好间隔时间。

⑶ 每层(次)灌注也要适度敲振,使环氧树脂液 在缝隙中充盈密实,与木构件结合牢固。

⑷ 如构件需做地仗,灌注后的环氧树脂低于木构 件表面 3~4mm。

灌注施工中应控制的几个问题

⑴ 木构件劈裂清理除尘后应苫盖,避免二次污染、 受潮。分层灌注间隔期间也应苫盖防护。

⑵ 环氧树脂应根据用量,由专人按配比配制,减 少损耗。

⑶ 木构件整修除环氧树脂灌注加固外,还需进行 其他整修时,应先完成其他整修,再灌注环氧树脂加 固,如有“铁活”加固应放在最后进行。

⑷ 每层灌注完成后,要将构件表面粘附的环氧树 脂铲除干净。

⑸ 灌注操作中不得污染构件,特别是保留油饰彩 画的构件,虽做了防护也应倍加小心。施工中不得将环 氧树脂遗洒在文物建筑的砖、石、木等构件或部位上。

本文转载于:薛玉宝论文《用环氧树脂加固处理古建筑木构件的方法》

薛玉宝:高级工程师,一级注册建造师,国家文物局文物工程方案审核专家库专家。现就职于北京国文琰园林古建筑工程有限公司,任公司总工程师。著有《中国古建筑概论》。

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