化學材料在古建築保護中的應用 我國古建築歷經數千年的發展，其種類繁多，形式風格多樣，精美無倫，具有極高的文物、歷史和藝術價值，她不僅是中華民族的寶貴遺產，也是世界建築藝術的瑰寶，是研究古代歷史文化的重要實物資料。儘管許多古建築毀於歷代的天災人禍，如今遺留保存下來的也多已滿目瘡痍。早年美侖美奐、富麗堂皇的油漆彩畫，如今已光澤黯淡，漆皮龜裂剝落。屋頂等處雜草叢生，滲漏嚴重。氣勢雄偉的樑柱，現已傾斜且蛀蝕糟朽……因此，古建築面臨著相當艱巨的維修、保護任務。
傳統的古建築工程修繕方法已沿用了千百年，自成體系，已有成熟的工藝和豐富的經驗。由於歷史的原因和條件限制，以往大多採用大拆、大修、大落架的方法，除了形式上保留原狀外，其原來的材料更換了，甚至把木柱換成水泥柱。這種做法不符合文物保護原則。
隨著現代科學技術的發展，為古建維修保護提供了越來越多的化學材料和方法，來處理和加固古建築，並盡可能不落架、不大修大拆。本章將著重介紹處理木材的化學材料和方法，使其達到防腐、防蟲、防火、防潮與除草，防油漆老化以及加固、增加強度的目的。
一﹒ 古木建築的防腐與防腐劑
眾所周知，木材易於為黴菌腐蝕而致糟朽。當菌類的孢子附著於木材上，並侵入到內部組織中去時，只要溫度和濕度適宜，腐菌的孢子就發芽而產生菌絲。在這種菌絲所分泌的酵素的作用下，木材中的纖維素和木質素等組份將會被分解或者被吸收，進而使木材腐爛。
防腐劑是指能保護木材，免受菌、蟲等生物損害的化學藥劑，一般都含有殺菌或殺蟲成分。防腐劑可分無機和有機兩大類，無機藥劑主要是一些水溶性鹽類。現在多採用幾種不同成分的材料進行復配，以改善性能，提高藥效。有機藥劑又分為油類和有機溶劑型藥劑兩類。
（2） 水溶性防腐劑
水溶性防腐劑以各種無機鹽為主，是目前世界上應用廣泛、種類最多，同時也是人類歷史上使用最早的一種防腐劑。
水溶性防腐劑可分為：單一防腐劑和復合防腐劑。
1、 單一水溶性防腐劑
單一水溶性防腐劑的種類很多，據有關資料介紹，有氯化物、氟化物、硼化物、砷化物、鉻鹽、銅鹽、五氯酚鈉、烷基銨化合物（AAC）等。
ぇ 五氯酚鈉〔C6Cl5Ona（簡寫PCP—Na）〕為白色針狀或鱗片狀結晶，熔點3730C，易溶於水（水中溶解度為22.4g/100ml）、甲醇、乙醇和丙酮。水溶液呈弱鹼性，加酸酸化時析出五氯酚（PCP）。
五氯酚鈉對木腐菌有較好的毒效。一般用作木材表面處理的防霉、防腐、防治變色菌的藥劑。
五氯酚鈉對人畜毒性較低，LD50為100g/Kg。對黏膜和皮膚有刺激，應做好勞動保護。
（2）烷基銨化合物（AAC）：為長鍊季銨鹽和叔銨鹽的總稱，是80年代初由新西蘭林研所研究成功的一類高效低毒的新型木材防腐劑，對菌、蟲都有很好的毒效。溶液性質穩定，在木材中固著良好，能抗流失。處理後木材保持本色，對金屬無腐蝕，不影響油飾。
實驗表明，烷基二甲基卞基氧化銨對多種木材腐朽菌有毒效，作為廣譜木材防腐劑有著廣闊前景。
2、 復合型水溶性防腐劑：
人們在長期實踐中逐漸認識到，把兩種或兩種以上的不同性質的鹽類按一定比例混合，不但能克服使用單一鹽類的不足，而且能產生協同效應，形成新的特性。
目前世界上已有數百種復合型防腐劑，採用的藥劑和配比大同小異。現介紹下面幾種：
（2） 酸性鉻酸銅（ACC）：是國際上常用的一種水溶性防腐劑，在歐洲稱賽爾苦（Celcuren），在美國則稱酸性鉻酸銅（ACC）。其配比是：硫酸銅45％＋重鉻酸鈉50％＋醋酸5％。
當ACC滲透入木材後醋酸揮發，銅與鉻鹽生成不溶於水的鉻酸銅，沉積於木材細胞中，一旦木腐菌分泌微酸性□液時，藥劑又變成溶解狀態而起殺菌作用。一般使用濃度為2∼3％，吸藥量為8∼12/M3。
該藥劑的優點是：對所有木腐菌都有毒效，其缺點是處理後木材呈褐色。為了增加殺蟲能力，在配方中加入適量的砷鹽，即可製成性能優良、如今聞名世界的銅鉻砷復合劑（CCA）。
（2）銅鉻砷復合劑（CCA）：當今世界上最著名的水溶性復合防腐劑。自1938年首獲專利，發展至今已有60年歷史。這種防腐劑的國外名稱有Celevre A, Tanalith C和K33等。當該藥浸注到木材中後，能相互作用，生成不溶於水的化合物(如鉻酸銅等)，固著在木材細胞中，不隨雨水流失，是一種快速固定型藥劑，具有較高的殺菌、殺蟲毒性。處理後的木材表面呈灰綠色，無臭味，能再次油漆，對人畜的毒性低。
CCA防腐劑由含砷化合物、含鉻化合物及銅化合物組成。其中，砷是殺滅木腐菌和害蟲的主要毒性物質，加入硫酸銅不但能提高毒效，而且能增強抗流失性。鉻化合物是氧化劑，能與其它金屬鹽作用而生成不溶於水的化合物，使藥劑固定在木材組織中。
目前世界上應用最多的是CCA－C型。其配比為：氧化鉻（CrO3）47.5，氧化銅（CuO）18.5，五氧化二砷（AS2O5）34.0，一般用量為4.0/M3。
（二）油類和有機溶劑型防腐劑
1、 油類防腐劑
木材常用防腐油主要有克裡蘇油和煤焦油，由於多種原因而在古建保護中很少使用。
2、 有機溶劑型防腐劑是一種具有殺菌、殺蟲毒效的有機化合物，能溶於有機溶劑，有機溶劑為藥劑的浸注載體，將藥劑帶入木材中，這一種藥劑滲透性比水溶性藥劑好。
有機溶劑型防腐劑種類很多，在此就不一一介紹了，現就常用的有機錫化合物介紹如下：
有機錫化合物有幾百種，其中效果較好的僅有三丁基氧化錫。三丁基氧化錫簡稱TBTO，為無色或微黃色透明液體，沸點186∼1900C，密度1.169∼1.172g/cm3,溶於苯和溶劑汽油，不溶於水。LD50為132mg/Kg，對人畜有毒。
三丁基氧化錫毒殺能力很強，比五氯酚大20倍，且毒效期長。使用濃度0.1∼0.5％，吸藥量如達到1Kg/m3時，能有效地防治木材蠹蟲的危害。目前主要用作建築木材的殺蟲、防蟲、防腐等處理，效果很好。
二﹒古木建築的防火與防火劑
幾千年來，中國建築，大至宮殿、廟宇，小至民居，儘管規模不同，質量有別，但共同之處都是以木構架為主體。眾所周知，木構件容易著火，因此，對古木建築的保護來說，防火問題顯得尤為重要。
古木建築的防火工作，一定要堅持「以防為主、以消為輔」的方針。在古建築物內及周圍應設消防設施，如安置各種滅火器、蓄水池以及防火管道與消火栓。經常檢查，及時排除隱患。另一方面，給古建築木構件塗刷防火塗料，以提高其耐火性能，也是重要和必要的措施。
古木建築的防火，從古至今積累了不少經驗。公元前約450年時，已把明礬用作阻燃劑。1735年，使用明礬、硼砂等物作防火劑。18世紀時用明礬、食鹽、硫酸亞鐵和五倍子的混合液作阻燃劑。19世紀後半期，用水玻璃和硼砂浸注木材，既起到加固作用，又有阻燃效果。一直到20世紀70年代，水玻璃仍被用作木材的阻燃劑。
目前防火塗料一般採用不燃燒或難燃燒的樹脂製成，常用的有過氯乙烯樹脂、酚醛樹脂和氨基樹脂等。另外還有一種塗料叫自熄性樹脂。它們在受熱時能分解出可抑制火焰的氣體，而致使火焰熄滅。如用四溴苯二甲酸酐製成的醇酸樹脂和用四溴雙酚製成的環氧樹脂等，它們在燃燒時，可分解出溴化氫氣體，從而達到抑制火焰或熄滅火焰的目的。
在防火塗料中，如加上適當的輔助材料，則防火效果會更好。例如：
1、根據二氧化碳、氨氣、氯氣等不燃氣體所固有的特性，在防火塗料中加入受熱能產生這類氣體的輔助材料，從而達到熄火的目的。此類輔助材料有氯化石蠟、五氯聯苯、磷酸銨、硫酸三甲酚等。
2、加入一些遇熱能生成厚泡沫層的輔助材料，隔絕火源，防止繼續燃燒。常用的發泡劑有硼酸鋅、磷酸三氫銨等。
3、 根據一些低熔點無機物遇火熔化成玻璃層，可使物件表面與火焰隔絕的原理，在防火塗料中加入硼酸鈉、硅酸鈉、玻璃粉之類的物質，遇火時可以封閉物體的表面，不致引起火災。
古建築防火塗料研究雖然取得了一些成果，但效果仍不是十分理想，需進一步研究。
三﹒白蟻的防治與防蟻劑
白蟻是世界性害蟲，分佈在熱帶和亞熱帶地區，世界五大洲都有白蟻分佈。我國長江以南各地區幾乎均有白蟻分佈。
由於我國古建築是由磚、木結構組成，且大多座落在山林、園圃之中，環境陰濕，極易成為白蟻的孳生地。尤其在我國長江中下游和南方地區的木構建築，白蟻蟻患十分普遍。如江蘇南通天寧寺、杭州六合塔、蘇州軒轅宮、泉州開元寺、寧波報國寺、貴州遵義紀念館等，都曾發生嚴重的白蟻危害，致使有的木柱、角梁、地板、門窗、塑像彩畫等，被蛀蝕得滿目瘡痍，有的甚至已蛀蝕一空，使一些珍貴文物遭受無可挽回的重大損失。因此，防治白蟻對古建築的危害，是文保工作的一項重要內容。
國內、外學者對白蟻防治做了大量工作，積累了不少經驗，目前可採用以下幾種措施：
1、 設坑投餌誘殺
在白蟻經常活動處挖掘誘殺坑，放置松木，並灑上糖水蓋上覆蓋物，將白蟻引誘到坑內，噴灑滅蟻靈粉劑於白蟻身上，再蓋上覆蓋物，利用其生活習性將藥粉傳遞到其它白蟻身上，達到全巢白蟻死亡之目的。
2、 毒土處理
在建築物基礎四周，距牆基外側1∼2米，深1米、寬0ぽ6米處挖封鎖溝，並於回填灰土前施藥，一般按1ぽ5∼2％的氯丹乳劑與填土混合，形成一道連續的屏障。
3、 化學藥劑毒殺法
化學藥劑毒殺是防治白蟻最為有效和普遍使用的一種方法。目前我國常用的白蟻防治劑，主要有水溶性砷酸鹽、氯丹乳液、氯丹油劑、二氯苯醚菊酯、滅蟻靈和熏蒸劑等幾種。這些藥劑如砷酸鹽、氯丹在國外已禁用，國內尚未禁止。這些藥劑對白蟻有很好的殺滅作用，但遺憾的是對古建築彩畫有副作用、對人畜毒性強等缺點。某些擬除蟲菊酯，雖刺激性小、毒性低，但穩定性差，易受酸鹼作用而分解，所以耐久性不理想。為了尋求適用於古建築白蟻的防治方法，南京博物院文物保護技術研究所，研製成功新型的多功能白蟻防治劑－滅蟻淨。
滅蟻淨系中草藥提取液與新型有機磷復配的白蟻防治劑，將中國傳統白蟻防治藥物與現代殺蟲藥物相結合，找到了一條新的白蟻防治途徑。
自1995年以來，我們用滅蟻淨處理了南通天寧寺、蘇州軒轅宮、江陰文廟、無錫薛福成故居、南京太平天國干王府、遵義紀念館等幾十處古建築，經多年觀察，效果顯著，未發現新的白蟻蟻害。
最近國外學者研究成功生物防治白蟻的方法，採用微生學疫菌殺滅白蟻。這種疫菌噴塗在木材表面後，可保持活性數天。白蟻表皮上染上疫苗，可帶入巢穴，傳染給其它白蟻。疫苗穿透白蟻表皮，以白蟻體液為生長環境，破壞白蟻的生理機能而致其死亡，效果令人滿意。
四﹒古建築的除草與除莠劑
古建築的屋頂多是由瓦件覆蓋的，瓦壟、瓦縫的勾縫灰，年久會自然脫落、積土、生草。因而多年失修的古建築的瓦頂上，生草、長樹的現象比比皆是。草、樹根系可以穿破瓦頂，破壞瓦頂防護層的完整性，形成漏雨的通道，使古建築屋面灰板層積水，會促使木構件腐爛。此外，還會引起磚、瓦、石頭、灰泥內部可溶性鹽的溶解與結晶，導致它們酥粉。另外，由於植物的新陳代謝作用，枯朽的部分因分解而造成的腐殖土以及腐殖酸，也增加了對古建築構件的腐蝕破壞作用。
瓦頂除草分人力拔除和化學藥劑滅除兩種方法。人力拔除主要選擇春天和初秋進行。盡可能連根拔去，必須年年堅持才能有效。古人所謂「每歲歲修，三伏與十月拔草，春季淘修」就是說的這回事。目前化學除莠劑效果較為顯著，許多除莠劑已在古建築上得到應用。
化學除莠劑已有好幾百種，根據它們對植物的作用可分成兩大類：即選擇性除莠劑和滅生性除莠劑。對古建築來說，一切草木均需根除，所以應選用滅生性除莠劑。這些除莠劑應效力高、使用方便、對人畜毒性小、對古建無副作用。目前常用的有以下幾種：
1、 2，4－二氯苯氧乙酸（2，4－D）( Cl－ o －OCH2COOH )：純品是白色晶體，無臭，熔
Cl
點141oC。工業品略帶酚氣味。難溶於水，溶於乙醇、乙醚、丙酮等有機溶劑。農業上用作除草
劑和植物生長刺激劑。常加工成鈉鹽、銨鹽的液劑、粉劑和乳劑等使用。
Cl
2、 2，4，5－三氯苯氧乙酸（Cl－ o －OCH2COOH）
Cl
Cl Cl
3、 2－甲基－四氯苯氧乙酸（Cl－ o －OCH2COOH）
Cl CH3
4、 2，4－二氯苯氧乙酸，又稱2，4－滴丁酯（Cl－ O OCH2COOC4H9）
Cl
以上這些高效、低毒、安全的滅生性除莠劑，均系氯代苯氧乙酸類，自50年代發現2，4－D除草活性以來，該產品常興不衰。現在已很少使用2，4－D，而是加工成鹽類和酯類，其中2，4－D丁酯的活性最高。還有氯酸鹽、硼酸鹽及許多新型的化學除莠劑可供使用。
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