木结构古建筑常见虫害特征及防治方法.pdf

石材2023年8 期：5SHICAI文物保护与修复材木结构古建筑常见虫害特征及防治方法盛继翠（哈尔滨职业技术学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要：古建筑中的木结构含有多糖、淀粉等营养物质，成为多种昆虫的食物来源。研究过程分析了白蚁、虫、天牛以及木蜂对木结构的危害方式，归纳出虫害的主要特征，在这一基础上进一步提出虫害防治策略。预防性措施为涂抹防腐防虫药剂、清除建筑环境内的害虫巢穴，对已经出现的虫害，可利用熏蒸法、辐照法、低氧杀虫法、化学防治法进行处理。关键词：木结构古建筑；常见虫害特征；防治方法昆虫的蛀蚀作用是危害木结构古建筑的常见问题，蛀虫通常以纤维素为食，在木结构内部蛀道，形成中空结构，严重时可导致木质构件呈碎渣状，失去承重能力。预防和治理虫害是延长古建筑寿命、保护历史文物的重要工作，由于木结构蛀虫类型多样，其防治方法也各有差异，研究相关的防治措施具有重要的实践指导意义。一、木结构古建筑常见虫害特征（一）木结构古建筑主要虫害类型1.白蚁类白蚁是董目等翅下目昆虫的总称，其品种超过3000种，国内存在大约4 0 0 种。纤维素是木质结构中含量最高的物质，其化学分子式为(C6H1005)n，属于大分子多糖，是白蚁的重要食物来源。白蚁体内寄生着超鞭毛虫，能够产生纤维素酶，帮助白蚁分解纤维素，从而将多糖转化为能量，因此白蚁是木结构古建筑最常见的害虫，其强大的筑巢能力和繁殖能力有可能造成严重的结构性破坏。例如，西安市曾出现中国台湾乳白蚁、本地尖唇散白蚁、黄胸散白蚁等对古建筑的蛀蚀。2.甲虫类(1）天牛多食亚目天牛科昆虫统称为天牛，国内存在大约2200种。天牛成虫常常在活树或者木质结构上产卵，孵化后的幼虫以木质材料中的糖分等为食，通过啃噬在木质结构上产生大量的蛀道，且能够蛀蚀到木质部深处。与成虫相比，天牛幼虫对木结构古建筑的危害更大。家扁天牛偏好干燥的木质结构，其食量大、进食时间长，是木结构古建筑的重点防范对象。浙江龙泉、安吉等地的古建筑曾受到家扁天牛的破坏 2(2）蠹虫蠹虫包括小蠹科、窃蠹科、长蠹科等，可蛀蚀木材或者活树。与白蚁类似，虫也是将木材作为食物，但不同类型的蠹虫对木材成分的偏好有所差异。表1 为木材细胞壁和细胞腔内的主要成分，窃蠹科将纤维素作为能量来源，粉蠹科更加偏好植物细胞内的淀粉和糖类，无法分解吸收纤维素、半纤维素以及木质素。蠹虫可在古建筑的木质结构上钻孔，孔径约为1 3mm。表1 木材成分分类方式主要成分占比（%）按细胞壁纤维素半纤维素木质素木质纤维素划分40628 3718 38按细胞腔内淀粉糖类蛋白质能量物质划分大约6 0大约61 23.木蜂类木蜂属于蜜蜂总科，成虫体型较大，通常在1 535mm之间。与其他害虫不同，木蜂不以木质结构为食，而是在木结构上筑巢产卵，因而其破坏常在表面，危害也相对较小。浙江宁波天童寺创建于西晋，作者简介：盛继翠（1 9 9 3一），女，黑龙江望奎县人，助教。研究方向为高校思想政治、木材科学与工程STONE2023No.8STONE文物保护与修复石材主体为木结构，因地处山谷，曾遭到木蜂的危害（二）木结构古建筑的虫害特征1.破坏部位分布特征中国古建筑结构复杂，木质材料即可作为主要的承重结构，又能加工成装饰性结构。根据北京故宫的一项调查，发现虫害主要分布在檐柱、梁体、脊、檐枋等较大的木质结构上，但并未呈现出明显、稳定的规律。大型构件能够为害虫提供更大的蛀蚀空间，且大多位于高处，不易受到人为活动的干扰，因而发生虫蛀的概率更高2.蛀蚀特征各类害虫的体长和生物学特点存在差异，进而形成了不同的蛀蚀特征。天牛类蛀虫从幼虫开始蛀蚀，木结构表面的蛀孔较小（通常直径在1 2 mm之间），随着时间的推移，幼虫逐渐长大，为防止排泄物堵塞蛀道，天牛往往会扩大蛀道，导致木结构内部的蛀道直径超过5mm，其蛀道内存在较多的木屑和排泄物，此类害虫的食量较大，危害程度通常较为严重。蠹虫属于小型甲虫，表2 统计了古建筑木结构蠹虫蛀蚀的几何特征，蛀道孔径通常在1 3mm之间。白蚁为群居性昆虫，可在木结构内部形成纵横交错的线状孔洞，严重时会造成木结构松软变形，内部呈碎渣状 3)。另外，白蚁的排泄物为深褐色或黄褐色的疏松泥块，呈点状分布表2 古建筑木质结构蠹虫蛀蚀的表现形式蠹虫分类蛀道几何特征孔口排出物情况小鑫科直径约2 mm的圆形蛀道有木屑堆积粉鑫科直径1 2 mm的圆形蛀道大量粉末排出窃科直径约3mm的圆形蛀道无粉末排出二、木结构古建筑虫害防治方法(一)制定保护性措施的基本原则木结构古建筑大多为重点保护文物，具有重要的历史文化价值。文物保护的基本原则为保存现状、恢复原状，因此要将保护性措施对文物的干扰降到最低程度。虫害破坏了木结构的外观，不利于维持文物现状，其在木结构内部形成了大量的孔道，对治理工作造成了很大的挑战。鉴于此，在木结构古建筑的虫害防治中，必须坚持预防为主的基本思路，最大程度保护木质结构的现状。一旦虫害发生，应该选择对木结构危害最小的治理方法，延长木结构的使用年限。(二）i适用于木结构古建筑的虫害防治方法1.虫害预防措施（1）涂抹防腐防虫药剂选择药剂的方法防腐防虫药剂可延长木结构的环境耐受力，预防微生物和虫害的侵蚀作用，药剂中的化学成分对各类害虫可产生趋避、杀灭效果。在选择防腐防虫药剂时，应满足以下条件。高效持久。为了防止在古建筑木结构虫害防治中产生意外性的破坏，应尽量降低药剂涂抹、喷洒的次数，这就要求防腐防虫药剂达到高效持久的药效，能够在较长的时间内提供可靠的保护作用，避免频繁的药剂施用。对人和环境无害。部分药剂虽然具有良好的驱虫、防腐效果，但其挥发性物质也对人和周边环境内的生物产生作用，在古建筑木结构的虫害预防中，应避免使用此类药剂，确保人和环境生物的安全性。对木结构无腐蚀和助燃作用。驱虫、杀虫的药剂不能对木质材料产生腐蚀性作用，避免使用酸碱性过强的药剂。同时，药剂应达到良好的阻燃性，降低木质结构的失火受损风险无色或浅色。根据保存现状原则和最小干预性原则，在虫害预防中要优先使用无色的防腐防虫药剂，次选方案为浅色药剂，尽可能保持木质结构原本的色彩。适用于古建筑的防腐防虫药剂国内木结构古建筑体量庞大，相关的保护工作始终受到高度重视，进而发展出多种类型的防腐防虫药剂，在具体应用中表现出一定的优劣势。表3统计了部分常用防腐防虫剂，简单介绍了各类药剂的特点。传统的桐油亦可用于木结构防腐，但缺乏驱虫效果，可在其中添加一定量的杀虫剂。另外，从低毒环保的石材2023年8 期SHICAI文物保护与修复材角度看，CuAz和ACQ成为重要的木材防腐防虫剂，其良好的抗流失性为持久的效果提供了保障。表3古建筑木结构防腐防虫药剂及特点药剂代号主要成分及占比使用特点名称有机氯94%柴油、5%五氯耐水性强，持久可靠，常OS-1合剂酚、1%林丹用于室外木结构二硼40%硼酸、4 0%硼耐水性差，主要用于室内BB合剂砂、2 0%重铬酸钠木结构菊酯90%溶剂和乳化剂、具有良好的杀虫效果，对E-1合剂10%二氯苯醚菊酯人存在低毒性具有一定的耐水性，存在氟酚35%氯化钠、6 0%五FP气味，常用于白蚁防治，合剂氯酚那、5%碳酸钠用于室内木结构通过熏蒸的方式被木材吸氯化苦G-25100%氯化苦附，起防腐杀虫作用22%硫酸铜、33%重铜铬砷耐水性强，效果持久，可CCA铬酸钠、4 5%五氧化合剂要用于室内和室外环境二砷（2）清除白蚁巢穴在木结构古建筑的日常管理中，要经常性巡查周边环境是否存在白蚁巢穴，在其蛀蚀木质结构之前，人工清除白蚁巢穴，并利用化学药剂杀灭活体白蚁。由于白蚁筑巢具有隐秘性，在实际管理中应开展全面检查，避免遗漏。2.虫害治理方法（1）熏蒸杀虫法虫、白蚁、天牛等蛀虫在木结构内部活动，可通过气体熏蒸的方式将药剂送人木结构，达到杀虫目的，目前常用的熏蒸药剂包括硫酰氟、环氧乙烷等，在具体实施过程中必须根据药剂的特点采取安全的操作方法。环氧乙烷可杀灭木质结构中的害虫，但该物质具有一定的易燃易爆性，存在安全风险。在古建筑虫害治理中，主要将硫酰氟作为熏蒸药剂，其化学式为SO,F2，是一种低毒性的广谱杀虫剂，可用于杀灭白蚁、粉蠹虫、天牛 4（2）射线杀虫法射线杀虫也称为辐照杀虫，其原理是通过射线的辐射作用，使害虫在较短的时间内死亡，可使用X射线或者伽马射线照射木结构古建筑。在具体实施过程中要注意控制辐照强度，轻度的照射可能会损害各种害虫的生殖能力，有利于抑制害虫的繁殖。但为了快速终止害虫对古建筑的破坏作用，应该适当提高辐射强度，直接将害虫杀灭。建议采用高剂量照射杀虫，减少照射时长，同时要防止辐照对古建筑造成的老化问题。（3）低氧防治法低氧杀虫法是一种新型的防虫技术，其优点为绿色环保、无毒性，除杀灭害虫外，还能起到阻止微生物生长、防止木结构表面氧化、延缓褪色等作用。该杀虫方法的原理可概括为昆虫失水干燥，直至死亡。从昆虫的生理特点分析，昆虫的气门大多处于关闭状态，以防止体内水分的流失，仅在其呼吸时才打开气门。低氧杀虫法需要营造缺氧环境，降低氧气含量，使昆虫必须长时间的开启气门，以获得足够的氧气。因此，随着气门张开幅度的加大、张开时间的延长，害虫体内的水分会快速流失，直至脱水死亡。缺氧环境的营造方法为向木结构的蛀道内注入惰性气体（如N2）5。该方法在故宫博物院中已经投入使用，在低氧条件下可达到1 0 0%的杀虫效果。（4）化学防治法化学防治法通过向木结构表面及蛀道内部喷洒杀虫药剂达到杀虫目的，通常采用雾化效果实施喷洒。在选择药剂时既要考虑杀虫效果，又要兼顾药剂的环保性以及对人的安全性。常用的化学药剂为联苯菊酯、蜜蜂趋避剂等。（5）更换受损严重的木质构件如果在检查中发现部分木结构已经遭到了蛀蚀，且情况较为严重，则应该评估结构物的安全性，根据其设计功能、所在部位、上部载荷等开展可靠性分析，一旦发现木结构存在安全隐患，或者外表面损害程度过高，失去文物价值，此时可更换木质构件。根据文物保护的基本原则，更换后的木质构件应该与其他构件保持一致，（下转第4 6 页）46STONE2023 No.8STONE铺装技术石材的影响，在现场施工时，应注意控制碎石化的破碎程度，适当加大上部碎粒层的破碎程度，优化其级配。380碎石化150 150 mmJ=0.87x+283.70碎石化7 5x75mmR?0.923603.40X320300XJ=0.29x+246.092.80R?=0.76260G240020406080100载荷次数10 4图6 断面1和断面II荷载中心传感器沥青层底拉应变除荷载中心处的传感器以外，两个断面其他传感器捕捉到的层底拉应变变化非常小，图7 为15号和2 5号传感器的层底拉应变随荷载次数的变化趋势，这两个传感器距离荷载中心位置最近，距离为2 0 cm。由图7可以看出，随着荷载次数的增加，两个传感器捕捉到的应变变化非常小。60F+No.15口No.2550+31/40口口+田口口+30口口古口口口口20100020406080100载荷次数10 4图7 断面I15号和断面2 5号传感器层底拉应变（上接第7 页）重点评估包括材质/色彩等影响因素(6 O三、结束语白蚁、蠹虫和天牛是常见的古建筑木结构蛀虫，其危害特征较为相似，均为噬木质部，形成蛀道，产生大量的中空结构，同时向外排出木屑。木蜂将古建筑的木结构作为筑巢排卵的基础承载物。在虫害防治中，应该始终遵循预防为主的原则，保持古建筑的现状。文章的主要工作是总结了现有的虫害防治技术，未来还需探索更加环保、安全的虫害治理方法。参考文献1刘波,付跃进,马星霞,卢芸,王麟.木材生物病害严重区域2结论（1）针对水泥混凝土路面直接加铺沥青层的技术，夹层模量和灌缝材料的模量对反射裂缝有显著的影响，夹层模量宜控制在50-10 0 MPa，灌缝材料模量宜控制在10 0-2 0 0 MPa，采用不同荷载下弯沉曲线的截距小于3 0 m、单点弯沉小于0.14mm、相邻板块的弯沉差小于0.0 6 mm的“三指标”作为混凝土板底脱空检测的控制指标，有良好的效果。（2）针对水泥混凝土路面碎石化加铺沥青层的技术，混凝土面板的碎石化程度对沥青层的抗疲劳特性有显著的影响，改善上部碎粒层的级配可以减小沥青层的层底拉应变，增强抗疲劳性能。参考文献1】丁占锋，韦明.组合再生技术在“白改黑”路面再改造中的应用D).西部交通科技，2 0 2 2（0 2）：2 8-3 2.2史剑.白改黑路面中应力吸收层的施工技术.混凝土世界，2022（0 1）：8 6-9 0.3】周文芳，周密，王颖.共振碎石化路面反射裂缝成因及检测D).交通世界，2 0 2 2（2 9）：12 1-12 3.4】陈运林.基于能量的水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝研究 D.重庆：重庆交通大学，2 0 2 2.5】胡伟锋，李国梁，张蕾，文良东，申艳军.旧水泥路面共振碎石化处理改造沥青路面施工技术探究D.中国公路，2022（11）:17 2-17 5.6张友忠.复合式路面水泥混凝土层与沥青层间防反射裂缝处治工艺D).广东公路交通，2 0 2 1，47（0 4）：9 6-10 0.古建筑木构件树种选择及与生物病害的关系.林业科学，2021,57(12):108-121.2夏佳波.古建筑木结构保护技术在现代园林工程中的应用探讨D).建材发展导向,2 0 2 2,2 0(2 0):46-48.3孔健.木结构古建筑的预防性保护和维修技术研究-一以曲阜孔庙为例D).中国民族博览,2 0 2 0(12)：17 8-17 9.4倪艳,唐根丽,张泽培,王聪.木结构古建筑的保护及修方法研究一-以泾县吊栋阁为例D).价值工程,2 0 19,3 8(2 3):2 3 8-240.5潘黎明.浅析木结构古建筑的保护修方法一以泉州威远楼为例D).科学大众(科学教育),2 0 18(11):18 8+3 5.6】陈晶森.古建筑保护的限制因素及策略研究.文物鉴定与鉴赏,2 0 2 2(2 1):3 9-42.