CN109267761A - 古建筑防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及古建筑工程技术领域，针对容易受水、火侵蚀而损坏的问题，提供了一种古建筑防护方法，该技术方案如下，包括：（1）木质结构外表粗糙处理；（2）木质结构外表喷涂防水涂料；（3）木质结构外表加固，具体的：通过防护网包裹木质结构；（4）喷涂阻燃隔热涂料，具体的：木质结构表面喷涂阻燃隔热涂料，阻燃隔热涂料覆盖防护网。通过阻燃隔热涂料阻隔热量传递，使得木质结构不易燃烧损坏的同时也不易受到火焰的高温影响，减少木质结构自燃的情况，保护木质结构，提高结构稳定性，延长古建筑的使用寿命。

Description

古建筑防护方法

技术领域

本发明涉及古建筑工程技术领域，更具体地说，它涉及一种古建筑防护方法。

背景技术

我国是个具有5000多年历史的文明古国，祖先给我们留下了厚实的文化遗产，包括古建筑、竹刻、木雕、壁画、书画、雕塑、摩崖石刻、金属及陶瓷制品等数不胜数，还有不断出土的大量文物都是我国人民的宝贵财富，这些文物不仅是中国人民的宝贵财富，也是世界人民的宝贵财富，具有很高的学术研究、艺术欣赏价值，随着人民生活水平的提高，对文物的欣赏需求也越发地高涨，但人们在欣赏文物的同时也极易给文物带来一定的损坏。

古建筑及仿古建筑是文化遗产中一大重要组成部分，但其梁、檩、柱等大多为木质结构，由于木材容易受水、火侵蚀而损坏，进而导致建筑结构稳定性下降甚至永久损坏，因此，还有改善空间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种古建筑防护方法，具有结构稳定的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种古建筑防护方法，包括以下步骤：

(1)木质结构外表粗糙处理；

(2)木质结构外表喷涂防水涂料；

(3)木质结构外表加固，具体如下：

通过防护网包裹木质结构；

(4)喷涂阻燃隔热涂料，具体如下：

木质结构表面喷涂阻燃隔热涂料，阻燃隔热涂料覆盖防护网。

采用上述技术方案，通过将木质结构表面粗糙处理后再喷涂防水涂料，使得防水涂料与木质结构的连接面积增加，增加防水涂料附着在木质结构表面的稳定性；通过防水涂料阻隔水分进入木质结构中，减少木质结构被水分侵蚀导致腐烂损坏的情况；通过防护网包裹木质结构，对木质结构进行补强同时进一步增加防水涂料与木质结构连接稳定性，减少防水涂料脱离的情况；通过阻燃隔热涂料赋予木质结构难燃的效果，同时，通过阻燃隔热涂料使得防护网难燃，保护防护网；通过阻燃隔热涂料阻隔热量传递，使得木质结构不易燃烧损坏的同时也不易受到火焰的高温影响，减少木质结构因火灾时环境温度较高导致发生自燃的情况，保护木质结构，提高结构稳定性，延长古建筑的使用寿命。

优选的，所述步骤(1)中对木质结构表面磨砂处理，然后喷涂金刚砂粉末。

采用上述技术方案，通过对木质结构表面磨砂处理后再喷涂金刚砂粉末，进一步增加木质结构表面的粗糙度，同时利用金刚砂耐磨的特性，使得木质结构表面形成一层耐磨保护层，进而使得木质结构不易磨损，提高使用寿命。

优选的，所述金刚砂粉末粒径为0.1mm-0.2mm。

采用上述技术方案，通过金刚砂粉末粒径为0.1mm-0.2mm，使得单个金刚砂粉末的质量较轻，使得金刚砂粉末粘附在木质结构上所需粘附力较少，提高金刚砂粉末粘附在木质结构表面的稳定性，同时由于金刚砂粉末粒径较少，容易进入木质结构的细微裂缝中，进而对木质结构的细微裂缝进行补强。

优选的，所述防护网由矿物纤维纺织而成。

采用上述技术方案，通过矿物纤维纺织形成防护网，使得防护网的强度较高，提高防护效果。

优选的，所述防护网的网孔尺寸为1x1mm-3x3mm。

采用上述技术方案，通过防护网的网孔尺寸为1x1mm-3x3mm，保证足够的透气性，同时保证较大的防护面积，避免耗材量过大，控制成本。

优选的，所述矿石纤维包括硅酸铝纤维、玻璃纤维、石膏纤维、碳纤维、海泡石纤维中的一种或多种。

采用上述技术方案，使得防护网除了具有较好的强度以补强木质结构外，还具有隔热效果，减少热量传递，减少火灾时环境温度过高导致木质结构自燃的情况。

优选的，所述防护网由以下质量比例的组分组成：

硅酸铝纤维：海泡石纤维：碳纤维＝1:1:0.8。

采用上述技术方案，利用硅酸铝纤维以及海泡石纤维较强的耐热性以及隔热性使得防护网在高温下保持稳定且提供较强的隔热效果，通过碳纤维增强防护网的韧性以及强度，使得防护网的结构稳定性较佳。

优选的，所述步骤(3)中，通过钉子将防护网固定在木质结构表面，所述钉子的钉头直径大于3mm。

采用上述技术方案，通过钉子将防护网固定在木质结构表面使得防护网与木质结构连接紧密、稳定，提高防护网补强木质结构的效果。

优选的，所述防水涂料包括聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料中的一种或多种。

采用上述技术方案，使得防水涂料的防水性能较佳，易于施工且附着力较佳。

优选的，所述阻燃隔热涂料包括以下质量份数的组分：

透明聚醚聚氨酯100份；

纳米氢氧化镁40-50份；

纳米氢氧化铝40-50份；

硅烷偶联剂10-12份：

纳米蛭石粉20-30份；

纳米银粉5-10份；

纳米过氧化锌5-10份；

溶剂80-100份。

采用上述技术方案，通过氢氧化镁以及氢氧化铝提供较强的阻燃效果；通过蛭石粉预热膨胀提供形成多层结构以提供较强的隔热效果；通过银粉在溶剂中产生银离子以利用银离子杀菌；通过采用透明聚醚聚氨酯，使得环境中光线可进入阻燃隔热涂料内与二氧化锌配合光催化以杀菌，使得细菌等微生物等难以存活，减少细菌等微生物等生物对木质结构的侵蚀，减少木质结构腐烂的情况；通过蛭石粉以及聚醚聚氨酯的吸水特性，使得阻燃隔热涂料在常态下含水量较大，在火灾时通过水分蒸发可带走大量热量，进一步减缓热量传递至木质结构中，更好的保护木质结构，减少自燃的情况；通过氢氧化镁、氢氧化铝、蛭石粉、银粉以及过氧化锌均为纳米粒子，利用纳米粒子庞大的比表面积使得纳米粒子对促使物质腐败的氧原子、氧自由基，还是产生其他异味的烷烃类分子等，均具有极强的抓俘能力，进而使得阻燃隔热涂料具有较好的防腐抗菌效果；通过硅烷偶联剂增加有机物与无机物之间的连接力，使得各组分与透明聚醚聚氨酯结合稳定。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过阻燃隔热涂料阻隔热量传递，使得木质结构不易燃烧损坏的同时也不易受到火焰的高温影响，减少木质结构自燃的情况，保护木质结构，提高结构稳定性，延长古建筑的使用寿命；

2.利用硅酸铝纤维以及海泡石纤维较强的耐热性以及隔热性使得防护网在高温下保持稳定且提供较强的隔热效果，通过碳纤维增强防护网的韧性以及强度，使得防护网的结构稳定性较佳；

3.通过银粉在溶剂中产生银离子以利用银离子杀，通过采用透明聚醚聚氨酯，使得二氧化锌光催化反应以杀菌，使得细菌等微生物等难以存活，减少细菌等微生物等生物对木质结构的侵蚀，减少木质结构腐烂的情况；

4.通过蛭石粉以及聚醚聚氨酯的吸水特性，使得阻燃隔热涂料在常态下含水量较大，在火灾时通过水分蒸发可带走大量热量，减缓热量传递至木质结构中，保护木质结构，减少自燃的情况。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步详细说明。

一种古建筑防护方，包括以下具体步骤：

(1)木质结构外表粗糙处理，具体如下：

通过砂轮对木质结构表面进行磨砂处理，然后喷涂金刚砂粉末以将木质结构表面覆盖形成耐磨层，耐磨层厚度为0.3mm。

金刚砂粉末通过胶黏剂固化在木质结构表面。

胶黏剂采用本领域通用的胶黏剂。

金刚砂粒径为0.1mm-0.2mm。

利用金刚砂耐磨的特性，使得木质结构表面形成一层耐摩层，减少木质结构磨损。

通过金刚砂粒径较小，使得喷涂金刚砂时，金刚砂进入木质结构的细微裂缝中以对木质结构进行补强，增加木质结构的强度。

(2)木质结构外表喷涂防水涂料，具体如下：

耐磨层干燥固化后，通过喷枪将防水涂料喷涂在耐磨层表面以将木质结构覆盖形成防水层，防水层厚度为0.1mm。

防水涂料采用本领域通用的防水涂料，包括聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料中的一种或多种。

本实施例中，具体的，防水涂料采用聚氨酯防水涂料。

(3)木质结构外表加固，具体如下：

防水涂料干燥固化后，通过防护网包裹木质结构表面以对木质结构进行补强，通过钉子将防护网与木质结构固定连接。

将防护网绷紧并包裹木质结构后，沿水平方向每隔1m打一个钉子同时沿竖直方向每隔1m打一个钉子，若干木质结构竖直方向或水平方向尺寸不足1m，则在该结构不足1m的方向两端各打一个钉子即可。

钉子的钉头直径采用4mm，钉身直径采用1mm。

防护网的网孔尺寸为1x1mm-3x3mm。

防护网有矿物纤维纺织而成。

矿物纤维采用本领域通用的矿物纤维，包括硅酸铝纤维、玻璃纤维、石膏纤维、碳纤维、海泡石纤维中的一种或多种。

本实施例中，具体的，防护网由以下质量比例的组分组成：

硅酸铝纤维：海泡石纤维：碳纤维＝1:1:0.8。

防护网的网线直径位0.1mm-0.2mm。

通过钉子将防护网固定于木质结构上，提高防护网补强木质结构的效果，同时使得防护网与木质结构连接较为稳定。

通过硅酸铝纤维以及海泡石纤维的耐热性以及隔热性，使得防护网提供较好的隔热效果，减少火灾时，环境温度传入木质结构内导致木质结构自燃的情况。

通过碳纤维提供较强的强度以及韧性，使得防护网的强度以及韧性较好，进而提高木质结构的物理性能。

通过防护网的网孔尺寸为1x1mm-3x3mm，保证足够的保护面积，保证隔热效果，同时避免耗材过多导致浪费，控制成本。

(4)喷涂阻燃隔热涂料，具体如下：

通过喷枪将阻燃隔热涂料喷涂在防水涂料以及防护网上以包裹木质结构并完全覆盖防护网以形成防火层，防火层厚度为1mm。

阻燃隔热涂料包括以下质量份数的组分：

透明聚醚聚氨酯100份；纳米氢氧化镁40份；纳米氢氧化铝40份；硅烷偶联剂10份；纳米蛭石粉10份；纳米银粉5份；纳米过氧化锌5份；溶剂80份。

溶剂采用本领域通用的溶剂，本实施例中，具体的，溶剂采用DMF。

阻燃隔热涂料的制备方法如下：

将溶剂加入搅拌釜中加热至75℃，加入透明聚醚聚氨酯颗粒，转速1000r/min，搅拌至透明聚醚聚氨酯完全溶于溶剂中，加入硅烷偶联剂，转速1000r/min，搅拌60s，加入纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝，转速500r/min，搅拌60s，转速1000r/min，搅拌60s，加入纳米银粉、纳米过氧化锌、纳米蛭石粉，转速1000r/min，搅拌30s，转速1500r/min，搅拌180s，排料，自然冷却至低于30℃即可用于喷涂作业。

喷涂后通过热风机以160℃的热风将阻燃隔热涂料烘干，使溶剂蒸发以形成防火层。

利用聚醚聚氨酯与蛭石的吸水性，通过吸收空气中的水分使得阻燃隔热涂料含水量较大，使得火灾时，阻热隔热涂料中的水分蒸发以带走大量热量，同时蛭石受热时体积膨胀，以形成多层结构阻隔热量传递，实现隔热效果，减少火灾时环境中的高温传递至木质结构中导致木质结构自燃的情况。

利用防水涂料防止空气中的水分以及阻燃隔热涂料中的水分进入木质结构中，尤其在火灾时阻燃隔热涂料中蒸发的水蒸汽被防水层阻隔以保护木质结构。

通过纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝作为阻燃剂，使得阻燃隔热涂料具有较好的阻燃性能。

通过银粉在溶剂中产生游离的银离子，利用银离子杀菌的原理灭杀细菌，通过纳米过氧化锌光催化作用杀灭细菌等微生物，使得细菌等微生物等可能导致木质结构腐烂的生物难以存活，进而减少该类生物侵蚀木质结构的情况，保护木质结构，提高稳定性，提高使用寿命。

通过采用透明聚醚聚氨酯材料，保证阻燃隔热涂料具有较好的透光率，进而保证过氧化锌受光照而产生光催化作用的效果。

通过硅烷偶联剂增加各无机填料与透明聚醚聚氨酯的连接力，使得各填料分散均匀后与透明聚醚聚氨酯的分子链稳定连接，减少无机填料团聚的情况，提高改性性能分布均匀性，同时提高阻热隔热涂料的稳定性，减少析出。

通过防水层采用聚氨酯防水涂料，使得阻燃隔热涂料与防水涂料基体相似，利用相似相容的原理，提高防水层与防火层的连接稳定性。

通过防火层覆盖防护网，利用防火层使得防护网难燃，减少制备防护网时把各种纤维编织成整体而采用的胶黏剂因燃烧或受热分解，进而导致防护网结构强度下降的情况，同时通过防火层与防水层黏结以夹持防护网，使得防护网稳定的附着于木质结构表面。

通过对木质结构表面粗糙处理，增加防水层与木质结构的连接面积，使得防水层更为稳固的附着于木质结构表面，提高稳定性，较少防水层空鼓剥落等情况。

实施例2

与实施例1的区别在于：

阻燃隔热涂料包括以下质量份数的组分：

透明聚醚聚氨酯100份；纳米氢氧化镁45份；纳米氢氧化铝45份；硅烷偶联剂11份；纳米蛭石粉11份；纳米银粉7份；纳米过氧化锌7份；溶剂80份。

实施例3

与实施例1的区别在于：

阻燃隔热涂料包括以下质量份数的组分：

透明聚醚聚氨酯100份；纳米氢氧化镁48份；纳米氢氧化铝46份；硅烷偶联剂11份；纳米蛭石粉10.5份；纳米银粉8份；纳米过氧化锌9份；溶剂80份。

实施例4

与实施例1的区别在于：

阻燃隔热涂料包括以下质量份数的组分：

透明聚醚聚氨酯100份；纳米氢氧化镁50份；纳米氢氧化铝50份；硅烷偶联剂12份；纳米蛭石粉12份；纳米银粉10份；纳米过氧化锌10份；溶剂80份。

实施例5

与实施例1的区别在于：

阻燃隔热涂料包括以下质量份数的组分：

透明聚醚聚氨酯100份；纳米氢氧化镁48份；纳米氢氧化铝46份；硅烷偶联剂11份；纳米蛭石粉10.5份；纳米银粉8份；纳米过氧化锌9份；溶剂90份。

实施例6

与实施例1的区别在于：

阻燃隔热涂料包括以下质量份数的组分：

透明聚醚聚氨酯100份；纳米氢氧化镁48份；纳米氢氧化铝46份；硅烷偶联剂11份；纳米蛭石粉10.5份；纳米银粉8份；纳米过氧化锌9份；溶剂100份。

比较例1

与实施例1的区别在于：

阻燃隔热涂料包括以下质量份数的组分：

透明聚醚聚氨酯100份；纳米氢氧化镁40份；纳米氢氧化铝40份；硅烷偶联剂10；溶剂80份。

将溶剂加入搅拌釜中加热至75℃，加入透明聚醚聚氨酯颗粒，转速1000r/min，搅拌至透明聚醚聚氨酯完全溶于溶剂中，加入硅烷偶联剂，转速1000r/min，搅拌60s，加入纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝，转速500r/min，搅拌60s，转速1000r/min，搅拌60s，转速1000r/min，搅拌30s，转速1500r/min，搅拌180s，排料，自然冷却至低于30℃即可用于喷涂作业。

喷涂后通过热风机以160℃的热风将阻燃隔热涂料烘干，使溶剂蒸发以形成防火层。

比较例2

与实施例1的区别在于：

防火层采用市面购买的防火涂料a制成。

比较例3

与实施例1的区别在于：

防火层采用市面购买的防火涂料b制成。

防火性能具体检测数据见表1-2。

检测方法如下：

通过木板制备一端开口的正方壳体，壳体壁厚1cm，壳体尺寸为30cmx30cmx30cm，壳体上开有若干透气孔。

在石板上点燃酒精灯，将壳体倒扣在石板上，朝壳体内通入氧气以保证燃烧条件，酒精灯灯芯顶部距离壳体顶板20cm，保证火焰对壳体无直接燃烧。

燃烧30min后，检测壳体燃烧状态、烟雾状态，并通过红外测温装置检测壳体内环境温度以及壳体外壁温度。

分别按照实施例1-6、比较例1-3的方法对壳体进行处理并进行检测。

表1以比较例1-3的方法处理壳体

	比较例1	比较例2	比较例3
				燃烧状态	不燃烧	不燃烧	不燃烧
烟雾状态	浓烟	浓烟	浓烟
				内环境温度℃	485	486	482
外壁温度℃	268	302	384
				木材状态	轻微碳化	严重碳化	严重碳化

表2以实施例1-6的方法处理壳体

根据表1以及表2可得，加入纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝可对木材进行有效的阻燃，但木材虽然不燃烧，却在高温作用下发生碳化反应，导致木材结构强度大幅下降，时间过长时还可能发生自燃。

通过采用聚醚聚氨酯，通过聚醚聚氨酯的中水分蒸发，起到较好的隔热效果，使得壳体外壁温度明显下降，降低木材碳化程度。

加入蛭石粉，利用蛭石粉的层结构，使得隔热效果优异，进而使得壳体外壁温度明显下降，使得木材内部温度较低，木材仅仅因高温蒸发水分而无明显碳化受损的情况，极大的延长了木材碳化、自燃所需时间。

防腐性能具体检测数据见表3-4。

检测方法如下：

通过木板制备一端开口的正方壳体，壳体壁厚1cm，壳体尺寸为30cmx30cmx30cm，壳体上开有若干透气孔。

分别按照实施例1-6、比较例1-3的方法对壳体进行处理，然后放置在相同的自然环境下30d，然后进行检测。

通过湿润的棉棒随机触碰壳体内壁10个部位，然后在玻片上滴上清水，并将棉棒浸泡在清水上10s，加入染料。

通过光学显微镜观察，放大倍数为800倍，在液体中心位置随机取3个观察点，记录观察范围内活细菌数量并取平均值。

表3比较例1-3方法处理后壳体内壁活细菌数量

	比较例1	比较例2	比较例3
				活细菌数量(个)	38	43	36

表4实施例1-6方法处理后壳体内壁活细菌数量

根据表3以及表4可得，通过加入银粉、过氧化锌且各填料均为纳米材料，壳体内壁活细菌数量明显下降，起到有效的杀菌效果，减少木材因细菌导致腐烂的情况，保护木质结构，延长使用寿命。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种古建筑防护方法，其特征是：包括一下步骤：

（1）木质结构外表粗糙处理；

（2）木质结构外表喷涂防水涂料；

（3）木质结构外表加固，具体如下：

通过防护网包裹木质结构；

（4）喷涂阻燃隔热涂料，具体如下：

木质结构表面喷涂阻燃隔热涂料，阻燃隔热涂料覆盖防护网。

2.根据权利要求1所述的古建筑防护方法，其特征是：所述步骤（1）中对木质结构表面磨砂处理，然后喷涂金刚砂粉末。

3.根据权利要求2所述的古建筑防护方法，其特征是：所述金刚砂粉末粒径为0.1mm-0.2mm。

4.根据权利要求3所述的古建筑防护方法，其特征是：所述防护网由矿物纤维纺织而成。

5.根据权利要求4所述的古建筑防护方法，其特征是：所述防护网的网孔尺寸为1x1mm-3x3mm。

6.根据权利要求5所述的古建筑防护方法，其特征是：所述矿石纤维包括硅酸铝纤维、玻璃纤维、石膏纤维、碳纤维、海泡石纤维中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的古建筑防护方法，其特征是：所述防护网由以下质量比例的组分组成：

硅酸铝纤维：海泡石纤维：碳纤维=1:1:0.8。

8.根据权利要求7所述的古建筑防护方法，其特征是：所述步骤（3）中，通过钉子将防护网固定在木质结构表面，所述钉子的钉头直径大于3mm。

9.根据权利要求1-8任一所述的古建筑防护方法，其特征是：所述防水涂料包括聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料中的一种或多种。

10.根据权利要求1-8任一所述的古建筑防护方法，其特征是：所述阻燃隔热涂料包括以下质量份数的组分：

透明聚醚聚氨酯100份；

纳米氢氧化镁40-50份；

纳米氢氧化铝40-50份；

硅烷偶联剂10-12份：

纳米蛭石粉20-30份；

纳米银粉5-10份；

纳米过氧化锌5-10份；

溶剂80-100份。