環(huán)氧樹脂在古建筑維修中的應(yīng)用
環(huán)氧樹脂具有許多優(yōu)良特性,在古建筑維修、文物古建筑保護中起到非常重要的作用。在實際使用過程中,使用方法非常重要。
環(huán)氧樹脂是指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基因的有機高分子化合物。無色、黃色或褐色黏稠液體,密度(20℃)1.1~1.2g/cm3,溶于丙酮、脂、芳香族和氯化碳氫化合物。交聯(lián)后的樹脂性質(zhì)穩(wěn)定,堅硬透明,多為黃色,密度1.2-1.38g/cm3,不溶于任何有機溶劑。適當(dāng)?shù)剡x用環(huán)氧樹脂和固化劑,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
年代久遠的木構(gòu)建筑,無論主要承重構(gòu)件還是裝飾構(gòu)件,都是文物建筑不可分割的組成部分。如果采取簡單的更換維修方法,就會降低文物價值,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)件加固補強粘接材料,環(huán)氧樹脂的特性剛好能滿足這種要求。環(huán)氧樹脂用在木結(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)氧膩子等方面,具體施工工藝如下:
?。?)木柱的修繕
一般被害蟲(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)氧樹脂將槽口木條貼回原處,并用環(huán)氧膩子封堵回四周貼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,直至灌滿為止。木柱表面被蟻蛀損部位用環(huán)氧樹脂接補新材,并用聚酯膩子填補大小裂隙,灌注料配方為:不飽和聚酯樹脂過氧化環(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,并在闌額中心鋸開寬與厚相當(dāng),長約闌額長度的卯口,制作兩根與卯口尺寸相當(dāng)?shù)蔫?,用無堿無蠟玻璃布貼敷在枋上,涂刷不飽和聚酯樹脂漿液,涂刷要均勻,以玻璃布能被樹脂浸潤為宜。涂刷過程中,隨時用刷子趕走氣泡(氣泡會使玻璃鋼強度下降),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)氧樹脂灌注縫隙,同時以環(huán)氧膩子膩好,闌額與新榫頭粘結(jié)部分,用聚酯樹脂和玻璃布纏繞約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脂膩子填平補夯。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、固化劑和促進劑均屬于有毒、易燃、易爆物品,配制時必須按順序配入,調(diào)勻后再加入促進劑,操作時應(yīng)作好勞動保護。
?。?)粱枋修補
維修中對長期腐朽、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,室內(nèi)溫度維持在15-25℃,便于環(huán)氧樹脂完全固化,提高強度。
?。?)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,浸泡丙烯樹脂可以增加強度,在需要的地方用環(huán)氧樹脂加以整形。柱基部墩接新材時,用木銷和原有柱子連接,并用環(huán)氧樹脂粘合。木銷的斷面一般為柱子斷面的1/4,長度為柱徑的2倍。方形或圓形均可。柱子上的白蟻穴先用丙烯樹脂浸泡,再填充含有聚硫橡膠的環(huán)氧樹脂。門窗的上中檻、下檻的接口處用環(huán)氧樹脂修補。環(huán)氧樹脂處理木材的優(yōu)缺點,固化很少起皺,可以冷固化,樹脂具有彈性和強度,木件處理后,強度明顯提高,對菌、蟲危害,各種溶液和氣候變化的影響化等均有很強的抗性和耐受性??梢詮娀匀活伾袝r會產(chǎn)生光澤,用細的鋼絲刷輕刷可以去除光澤,對油漆彩繪無影響。高黏度印樹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脂只能用機械方法去除,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)氧樹脂的粘結(jié)力很強,適用于粘接大塊面料。因此在古建維修中環(huán)氧樹脂常用于磚石構(gòu)件粘接修補。
另外,環(huán)氧樹脂還用于磚石結(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)部容量不大而強度要求較高時(如券拱,殼體開裂),常使用高強度的化工材料,如環(huán)氧樹脂等。具體施工方法是:先將裂縫鑿成“V”,然后用環(huán)氧膩子修補嵌縫,約1米左右留一個灌漿孔,待環(huán)氧膩子硬化達到設(shè)計強度后,用高壓灌漿機,由下往上分段灌注密實。其配方參考木結(jié)構(gòu)修繕環(huán)氧樹脂配方。
3、結(jié)論
環(huán)氧樹脂由于具有很多優(yōu)良的特性,在古建維修中具有廣泛的應(yīng)用,對文物建筑保護起到非常重要的作用。通過幾十年的古建修繕實踐證明對古建筑木質(zhì)文物、石質(zhì)文物保護是非常成功的,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。這點在文物建筑維修中運用環(huán)氧樹脂加固時要注意。
來源:南方古建筑設(shè)計院
本文標(biāo)簽:環(huán)氧樹脂 古建筑維修 古建筑保護