化學(xué)防腐技術(shù)在古建筑文物保護工程中的應(yīng)用

雷 思，張興蓮

（1.建材發(fā)展導(dǎo)向雜志社，云南 昆明 650228；2.昭通學(xué)院藝術(shù)學(xué)院，云南 昭通 657000）

中國作為一個歷史極為豐富的國度，其擁有很多遺留的名勝古跡，無論是建筑風格，還是藝術(shù)價值對于現(xiàn)在的中華民族來說就是十分珍貴的遺產(chǎn)，也是全人類智慧的結(jié)晶，古建筑文物具有十分重要的研究價值和欣賞價值。在一次次的政治變革中，很多古建筑文物被破壞，比如我國的圓明園現(xiàn)在早已破敗不堪，并沒熬過歷史的動蕩，很多古建筑文物糟朽不堪。目前，古建筑工藝沒有得到應(yīng)有的傳承，以及原來的大拆、大修的方法也不被認可，包括在大修中需要找到原材料替換原來的建筑材料也是重大的難題，這需要不斷地探索研究。

1 化學(xué)防腐技術(shù)的種類

目前，國家大力提倡可持續(xù)性發(fā)展，注重生態(tài)文明，綠色化學(xué)技術(shù)就符合國家發(fā)展理念。綠色化學(xué)技術(shù)主要為了研究與可持續(xù)發(fā)展理念相適應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)及技術(shù)，主要涉及合成反應(yīng)、催化反應(yīng)、分離反應(yīng)這些化學(xué)反應(yīng)，減少在保護古建筑文化中的化學(xué)污染。

1.1 生物技術(shù)

生物技術(shù)是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)科學(xué)的科學(xué)原理，采用先進的科學(xué)技術(shù)手段，按照預(yù)先的設(shè)計改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達到某種目的。其對于化學(xué)技術(shù)要求十分高，因為涉及基因、細胞工程、微生物工程等多類工程，具有解決可用能源的優(yōu)點，對于目前存在的生物資源可以最大程度的利用。

1.2 催化技術(shù)

催化技術(shù)相比于其他技術(shù)是比較基礎(chǔ)的技術(shù)，運用較為廣泛，對于整個化學(xué)工業(yè)中是比較重要核心的技術(shù)，利用化學(xué)反應(yīng)的高效性使得整體工業(yè)進程加快，推進古建筑文物保護工程整體進度。比如酶催化反應(yīng)就是一個無污染，反應(yīng)速度十分快的技術(shù)，而且在反應(yīng)過程中是相對來說比較好控制的，可操作性高。

1.3 膜技術(shù)

膜是具有選擇性分離功能的材料。利用膜的選擇性分離實現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統(tǒng)過濾的不同在于膜可以在分子范圍內(nèi)進行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑。根據(jù)材料的不同可分為無機膜和有機膜，無機膜主要還只有微濾級別的膜，主要是陶瓷膜和金屬膜。有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等。主要的膜技術(shù)是結(jié)合了催化技術(shù)，過程有微濾、超濾、滲透蒸發(fā)等，利用了膜的分離功能，而且這種分離是納米級別的分離，與傳統(tǒng)過濾完全不一樣。膜技術(shù)成本比較低，能源消耗少而且無污染，整體的效率高，這些優(yōu)點奠定了膜技術(shù)能夠被廣泛使用的基礎(chǔ)，各方面都達到了平衡，是十分理想的古建筑文物保護技術(shù)。

1.4 微波技術(shù)

微波是電磁波譜中極為重要的波段，是通往宇宙的窗口。微波技術(shù)是理論性與工程性、實踐性較強的課程。微波技術(shù)目前還融入了化學(xué)反應(yīng)，主要是可以加快反應(yīng)速率。合成反應(yīng)中主要是有機合成與無機合成，對于有機合成反應(yīng)，將微波技術(shù)運用于其反應(yīng)過程中，反應(yīng)速率加快的效果十分明顯。對于無機反應(yīng)，在無機固體中整個化學(xué)操作性高，非常簡便，并且一點材料就可以產(chǎn)出較多的物質(zhì)。對于其他無機合成反應(yīng)主要利用燒結(jié)合與水熱合成，一系列溫和與高溫高壓水熱反應(yīng)的開拓及其在此基礎(chǔ)上開發(fā)出來的水熱合成路線，已成為目前獲取多數(shù)無機功能材料和特種組成與結(jié)構(gòu)的無機化合物的重要途徑。在水熱合成體系中，已開發(fā)出多種新的合成路線與新的合成方法，如直接法、籽晶法、導(dǎo)向劑法、模板劑法、絡(luò)合劑法、有機溶劑法、微波法以及高溫高壓合成技術(shù)等。微波技術(shù)的加入提高了化學(xué)反應(yīng)速率，推進化學(xué)技術(shù)保護古建筑文物的進程。

1.5 超聲波技術(shù)

超聲波技術(shù)各行各業(yè)都可以把超聲用起來，利用聲能的空化作用，生物醫(yī)學(xué)作用（粉碎，乳化等），化學(xué)作用?？梢詰?yīng)用來進行超聲焊接，超聲催化，超聲清洗，超聲加工（打孔，雕刻，拋光等等），超聲治療等。目前，超聲波技術(shù)主要用于降解有機污染物，主要是利用聲波在足夠的范圍內(nèi)，液態(tài)分子之間的吸引力被聲波破壞，同時會形成空化核，空化核在爆炸的時候會產(chǎn)生能量使得一些有機物的化學(xué)鍵斷裂，從而這些有機物就會分解，這樣就能夠達到降解有機污染物的目的，減少化學(xué)反應(yīng)所帶來的污染。

1.6 等離子技術(shù)

等離子體是指處于電離狀態(tài)的氣態(tài)物質(zhì)，其中帶負電荷的粒子數(shù)等于帶正電荷的粒子數(shù)。通常與物質(zhì)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)并列，稱為物質(zhì)第四態(tài)。通過氣體放電或加熱的辦法，從外界獲得足夠能量，使氣體分子或原子中軌道所束縛的電子變?yōu)樽杂呻娮?，便可形成等離子體。具有產(chǎn)品純度高、成本低、工藝流程簡單等優(yōu)點。相對于其他狀態(tài)的物質(zhì)，等離子體最清潔，而且無污染，在化學(xué)反應(yīng)中，等離子的化學(xué)反應(yīng)速率都比較高，整體符合化學(xué)可持續(xù)發(fā)展，循環(huán)利用的觀念，主要是和在古建筑文物保護中污染少，可利用性強。

2 化學(xué)防腐技術(shù)的應(yīng)用

2.1 木架構(gòu)防腐加固

古建筑主要是土木結(jié)構(gòu)。木架構(gòu)較多用在房頂、房梁上。木架構(gòu)腐朽的原因是木腐菌存在木頭有水分、營養(yǎng)與溫度，為木腐菌提供了較好的生存環(huán)境。木腐菌在合適的環(huán)境里其孢子就會發(fā)芽生出菌絲，菌絲分泌酵素，酵素作用下木材中的纖維素之類就會被分解，木材進一步腐爛。這時就需要防腐劑處理這些菌落，防止木材被一步一步破壞。它會殺菌或者殺蟲。防腐劑主要分為無機和有機，一些水溶性鹽類就是無機的，有機分為油類和有機溶劑型藥劑。

在木架構(gòu)防腐劑的運用中，主要分為加壓浸注、浸泡處理以及涂刷處理。加壓浸住壓力大于1Mpa，用時在8h以上，吸收量要足夠多；浸泡處理就是較為簡單，將木材置于防腐劑就可以，達到一定的吸收量；涂刷處理就是至少需要涂三遍以上，每次干燥后再涂，不要操之過急。

2.2 糟木架構(gòu)防腐加固

木材的化學(xué)組成，主要成分有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素及鹽類、可溶性多糖、苯酚、蛋白質(zhì)和其他化合物，這些多是霉腐細菌、昆蟲的養(yǎng)料，達到一定適宜的溫、濕度環(huán)境時，細菌孢子附著于木材上，就產(chǎn)生菌絲，菌絲會分泌酵素，以分解、吸收木材中的纖維素和半纖維素及木質(zhì)素，從而破壞木材組織，使其糟朽。另外，蟲類也會以木頭為食，包括白蟻、蛀蟲之類的昆蟲，其不斷損害木頭，木頭內(nèi)部會呈空心狀，承重木頭比如房梁長期被昆蟲損壞就不能承受重力，導(dǎo)致房屋倒塌。糟朽木構(gòu)件的建筑在保護過程中要注重保護建筑的原有樣貌，不能隨意改變。根據(jù)大多是實驗證明，經(jīng)由ACQ木材防腐浸泡處理后，至少五年不會有霉變結(jié)構(gòu)，這就是對糟朽木構(gòu)件保護的有效舉措，CCA木材發(fā)防腐劑也是針對木材腐變和蟲害有著較大作用。

2.3 鋼筋混凝土防腐加固

現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)主要是鋼筋混凝土為主，在針對古建筑文物保護過程中會運用到鋼筋混凝土技術(shù)，而鋼筋混凝土主要會發(fā)生空洞、鋼鐵銹蝕、凍裂等狀況，為了減少這種情況的發(fā)生，必須對混凝土進行防腐處理，主要包含物理防腐技術(shù)和化學(xué)防腐技術(shù)。物理防腐技術(shù)是加入防腐蝕阻隔材料于混凝土結(jié)構(gòu)表面，應(yīng)用較為廣泛，防腐蝕阻隔材料包括水玻璃類、樹脂類等，在具體運用中，要根據(jù)具體情況具體選擇合適的防腐蝕阻隔材料，目前，樹脂被認為是比較好的一種防腐蝕阻隔材料?；瘜W(xué)防腐技術(shù)包含兩種，一種是電化學(xué)保護法，其分為陰極保護法和陽極保護法，鋼筋表面涂層主要用陰極保護法，陽極保護法把其他金屬氧化后，再保護自身，這兩種都是利用抗氧化原理。另一種是腐蝕抑制劑，主要用于混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)工作，阻止鋼筋生銹，亞硝酸鹽是目前較為有效的化學(xué)抑制劑，比較高效。

3 化學(xué)防腐劑的選用

現(xiàn)如今，防腐劑主要是兩大類，一種是有機，一種是無機。有機又被分為油性和有機溶劑型藥劑。主要的化學(xué)防腐劑是CCA-C、ACQ、AAC、ACC等皆為水溶性防腐劑材料，無污染，也沒有氣味，總體成本較低，木材的可燃性也沒有被升高。ACQ木材防腐劑包含氧化銅和季胺鹽兩部分，沒有毒性，屬于環(huán)保材料，也不會降低木材強度，不會影響油漆，其生命周期較長。CCA木材防腐劑能夠用于經(jīng)常和水接觸的木材，也防止昆蟲損害木材，主要含有大量金屬成分，在環(huán)境不好的條件下，木材的防腐性也較高，對于古建筑文物被損還嚴重的情況就可以用CCA木材防腐劑，短時間能夠補救一些損害。N-363是屬于耐火的防腐劑，能夠阻止古建筑文物被燒壞而坍塌，耐久性強而且不揮發(fā)，不污染環(huán)境，不會對人體造成傷害。

4 未來化學(xué)防腐保護材料

4.1 納米技術(shù)材料

納米技術(shù)是在0.01至100nm尺度的空間內(nèi)，研究原子和分子運動規(guī)律和特性的嶄新技術(shù)。納米材料主要有較強的吸附性，可以提高基體的抗氧化性等能力，強化防腐蝕能力，還有會使木材抗菌防腐，防止紫外線的侵害，在未來是一個值得廣泛應(yīng)用的技術(shù)。

4.2 甲殼素

甲殼質(zhì)，又稱甲殼素、幾丁質(zhì)，1811年法國學(xué)者布拉克諾發(fā)現(xiàn)，1823年由歐吉爾從甲殼動物外殼中提取出來，淡米黃色至白色，溶于濃鹽酸、磷酸、硫酸、乙酸,不溶于堿及其它有機溶劑,也不溶于水，甲殼質(zhì)的脫乙?；苌餁ぞ厶遣蝗苡谒?，可溶于部分稀酸。甲殼質(zhì)具有較多特性，包括保濕性、抑菌性等特性，在古建筑文物保護中，甲殼質(zhì)使得涂蓋面積加大，整體保護材料消耗降低，提高了抗腐蝕能力，加大對古建筑文物的保護力度。

5 結(jié)語

在我國發(fā)展的歷史長河中，古建筑文物代表著輝煌的過去，是一份珍貴的財富，必須去保護才能得以延續(xù)文明。在古建筑文物保護中有很多的化學(xué)技術(shù)可以運用，但是要在不同的情況下尋找不同的方法，適應(yīng)古建筑文物獨有的特點，主要在于利用綠色化學(xué)技術(shù)，高效推動古建筑文物防腐工程，為人類的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。