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木結(jié)構(gòu)古建筑常見蟲害特征及防治分析

作者:鐘慧嫻 袁霄 陳勇平來源:《木材科學(xué)與技術(shù)》日期:2022-08-03人氣:2882

木材蟲害是木結(jié)構(gòu)古建筑的一大安全隱患,在古建筑木構(gòu)件的勘查中,首先發(fā)現(xiàn)的往往不是害蟲本身,而是其蛀蝕木材的危害狀。木構(gòu)件遭受害蟲蛀蝕,即使已嚴(yán)重損壞,經(jīng)反復(fù)勘查也很難發(fā)現(xiàn)活蟲。因此,害蟲蛀蝕木構(gòu)件的危害狀及現(xiàn)場蛀屑,成為蟲害識別的重要依據(jù)。此外,木構(gòu)件遭受害蟲蛀蝕的損傷程度和風(fēng)險程度不同,準(zhǔn)確識別蟲害并采取防治措施是保護木結(jié)構(gòu)古建筑的重要環(huán)節(jié)。本研究基于北京故宮、智化寺、佛爺廟,湖南玉皇閣等20余處存在蟲害的木結(jié)構(gòu)古建筑勘查結(jié)果,進行了蟲蛀木構(gòu)件類型與樹種的統(tǒng)計分析,探究木材蟲害特征及識別方法,并提出相應(yīng)的木材蟲害防治措施。

蟲蛀木構(gòu)件類型與用材樹種

為探究木材蟲害與材料本體以及木構(gòu)件位置的關(guān)系,選取北京故宮等建筑群中11處單體建筑為研究對象,對遭受蟲蛀的木構(gòu)件進行了取樣和木材樹種識別,統(tǒng)計結(jié)果列于表1。

表1  蟲蛀木構(gòu)件信息統(tǒng)計
Tab.1  Information of damaged components by wood insects
木構(gòu)件類型蟲蛀數(shù)量取樣部位木材名稱
4個檐柱硬木松Pinus sp.
檐柱硬木松 Pinus sp.
檐柱硬木松 Pinus sp.
金柱硬木松 Pinus sp.
6個三架梁硬木松 Pinus sp.
五架梁硬木松 Pinus sp.
雙步梁硬木松 Pinus sp.
雙步梁硬木松 Pinus sp.
雙步梁硬木松 Pinus sp.
單步梁軟木松 Pinus sp.
7個脊檁云杉 Picea sp.
脊檁云杉 Picea sp.
脊檁云杉 Picea sp.
脊檁硬木松 Pinus sp.
上金檁云杉 Picea sp.
中金檁硬木松 Pinus sp.
檐檁楠木 Phoebe sp.
3個中金枋云杉 Picea sp.
穿插枋楠木 Phoebe sp.
檐枋楠木 Phoebe sp.

11處單體建筑中共存在20處蟲害。蟲蛀木構(gòu)件包括柱、梁、檁、枋各種大木構(gòu)件類型,分布于檐柱、金柱、三架梁、雙步梁、脊檁、檐檁、金枋、檐枋等不同位置,除半露明檐柱遭受蟲害蛀蝕概率略高于露明柱外,上部梁架中蟲蛀木構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)特定的分布規(guī)律。從蟲蛀木構(gòu)件的用材樹種看,硬木松(Pinus spp.)占55%,云杉(Picea spp.)占25%,楠木(Phoebe spp.)占15%,軟木松(Pinus spp.)占5%。此4種木材發(fā)生蟲害概率較高,在一定程度上也與古建筑木構(gòu)件用材樹種配置有關(guān)。在11處單體建筑中上述4種木材的占比較大,其取樣數(shù)量在所有取樣中的占比分別為38%、19%、10%和6%。這些樹種的木材應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)古建筑應(yīng)進行適當(dāng)?shù)姆老x處理。

木材蟲害識別

前期勘查發(fā)現(xiàn),不同類型蟲害對木構(gòu)件的損傷程度和風(fēng)險有異。危害古建筑木構(gòu)件的昆蟲主要包括蠹蟲類、木蜂類、天牛類和白蟻類[1],若現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)活蟲進行蟲體比對分析,未發(fā)現(xiàn)活蟲則根據(jù)現(xiàn)場木構(gòu)件的受害狀和蛀屑進行蟲害識別。

2.1 根據(jù)木構(gòu)件受害狀及殘留蛀屑進行蟲害識別

木構(gòu)件受害狀是其遭受蟲害的直觀表現(xiàn),木構(gòu)件下方地面區(qū)域時有蛀屑。以湖南玉皇閣為例,勘查現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)了多處木構(gòu)件蟲蛀痕跡,其中多塊木梁存在數(shù)量較多的蛀孔,且蟲蛀木梁下方存在混合蛀屑,但并未發(fā)現(xiàn)活蟲。該木梁僅一面就有30多個蟲孔,整個木梁蟲孔數(shù)量不低于100個,其內(nèi)部已被蛀空,基本無法起到支撐作用??紤]結(jié)構(gòu)安全,應(yīng)識別蟲害種類并采取針對性的防治措施。

根據(jù)現(xiàn)場勘查情況,采集了蟲蛀木構(gòu)件的部分木塊和混合蛀屑。通過實驗室顯微分析發(fā)現(xiàn),該蟲蛀木蟲道粗(0.8 cm)、不規(guī)則、里面填滿了排遺物,有明顯的蛹室、羽化孔,符合天牛的危害特征。進一步分析排遺物中有大量的未消化完全的木纖維,符合天牛幼蟲特征;另外還有圓柱形排遺物,符合天牛化蛹前的特征。根據(jù)二者特征,初步判定蟲害為天牛類昆蟲。

將蛀屑進行顯微觀察和蛀蟲殘體特征分析,確定為家扁天牛(Eurypoda antennata)。此種天牛是木結(jié)構(gòu)古建筑的主要害蟲之一[2],主要分布在湖南、浙江、安徽、江蘇、貴州、臺灣、香港等地。

2.2 根據(jù)殘留蛀屑進行蟲害識別

受木構(gòu)件位置影響,木結(jié)構(gòu)古建筑上部梁架蟲蛀往往難以直觀顯現(xiàn),蛀屑掉落地面成為了古建筑木材蟲害最常見的警示方式,多為定期巡檢、每日清掃以及勘查時發(fā)現(xiàn),然而蛀屑周邊立柱及上方梁架有時并不能直觀發(fā)現(xiàn)相應(yīng)殘損構(gòu)件。以北京佛爺廟為例,定期巡檢發(fā)現(xiàn)地面和墻面留有很多混合蛀屑,但現(xiàn)場勘查未發(fā)現(xiàn)活蟲,周邊區(qū)域也未發(fā)現(xiàn)受害狀明顯的木構(gòu)件。

為確定或排除危險的蟲害,研究人員首先對堆積的蛀屑進行分析,并與白蟻蛀屑進行比較。結(jié)果表明,該木屑為純木質(zhì),細膩均勻,無泥土、分散;而白蟻蛀屑一般為泥土和木屑混在一起,且相互粘連,較粗糙。初步斷定非白蟻危害。進一步勘查堆積木屑上方的木構(gòu)件,發(fā)現(xiàn)梁架、椽條、望板等外觀完好,無明顯蟲害痕跡,初步推斷墻體內(nèi)的立柱或梁架受到蟲蛀,木屑被搬移到洞外,需進一步破開立柱外墻體來鑒定。

采集了部分墻體蛀屑進行實驗室顯微分析,發(fā)現(xiàn)蛀屑中有昆蟲脫掉的翅,經(jīng)分析識別為螞蟻翅。此外,從蛀屑中分離出一些螞蟻殘體,從頭部特征鑒定[3],觸角類型屬于螞蟻(Formicidae)。根據(jù)現(xiàn)場勘查和實驗室分析,確定木屑來自墻體內(nèi)立柱或梁架,不是白蟻危害造成,而是長蠹危害;地面和墻面蛀屑是長蠹排遺物與木屑混合物,為螞蟻搬運或其他原因所致。

木材蟲害防治

3.1 木材蟲害對木結(jié)構(gòu)的影響

了解木結(jié)構(gòu)中木材蟲害發(fā)生的位置、概率以及對木結(jié)構(gòu)可能造成的損傷程度,可以更有針對性地保護木結(jié)構(gòu)古建筑。以北京故宮、智化寺、佛爺廟,湖南玉皇閣等存在蟲害的22處單體建筑為例,分析蟲害類別、發(fā)生位置、蟲蛀木構(gòu)件危害狀及木構(gòu)件損傷程度,結(jié)果列于表2。

表2  蟲蛀木構(gòu)件特征及分布
Tab.2  Characterization and distribution of damaged components by wood insects
蟲害類群存在蟲害建筑數(shù)量蟲害發(fā)生位置蟲蛀木構(gòu)件危害狀木構(gòu)件損傷程度
天牛類[4-7]5柱和梁等構(gòu)件木材表面有蛀入孔和羽化孔,蛀入孔較小,孔徑1~2 mm;羽化孔有圓形、橢圓形等形狀,孔徑大于5 mm。危害輕時,從木構(gòu)件外表較難分辨,不影響木構(gòu)件使用;危害嚴(yán)重時,木構(gòu)件內(nèi)部布滿蟲道,接近木材表面位置也會露出害蟲排遺物和木屑,木材表面有薄皮狀脫落

3處較輕,不影響使用;

1處較重,柱根需墩接

1處嚴(yán)重,需更換

木蜂類[8-10]3椽條木材表面有成蟲的蛀入孔,孔徑近圓形,孔徑10 mm以上??锥催B接內(nèi)部隧道,會有分支,所有隧道直徑均勻均較輕,不影響使用
白蟻類[11-14]4埋墻構(gòu)件或極不規(guī)則線狀孔洞,表面附粉狀黑褐色排遺物并有濃密的斑點;或沿木材輪紋蛀食,留下硬質(zhì)部分,內(nèi)粘附有棕褐色或灰褐色斑點的排遺物,木材表皮未破壞均較重,需更換或局部墩接
蠹蟲類[15-17]14各類木構(gòu)件木材表面有密集的細小圓形孔洞,孔徑多1~2 mm,孔洞正下方有成堆的粉狀蛀屑和排遺物均較輕;數(shù)量不多不影響使用

表2可以看出,木結(jié)構(gòu)古建筑多發(fā)蠹蟲蟲害,可發(fā)生于柱、梁、檁、枋等各類木構(gòu)件中,其危害較輕時,對木結(jié)構(gòu)使用影響不大。木蜂蟲害多見于木結(jié)構(gòu)古建筑椽條區(qū)域,木蜂鉆蛀木材時形成的孔洞較大,其危害狀較容易被發(fā)現(xiàn),對木結(jié)構(gòu)危害通常較輕。天牛蟲害以陳舊性蟲孔居多,多是在初建或修繕時原木加工處理不當(dāng)而將害蟲帶入建筑中。白蟻蟲害是木結(jié)構(gòu)古建筑的一大安全隱患,應(yīng)以預(yù)防監(jiān)測為主。

3.2 木材蟲害防治措施

3.2.1 蠹蟲類

蠹蟲類昆蟲包括粉蠹、長蠹和竊蠹等,危害特征類似,一般蛀食木材的邊材部分,形成粉狀木屑,此類害蟲的幼蟲和成蟲均可蛀食木材。

預(yù)防措施:可使用物理阻隔物阻止成蟲產(chǎn)卵,例如木構(gòu)件覆蓋防腐防蟲涂層。在蠹蟲的成蟲產(chǎn)卵期,定期在受威脅的木構(gòu)件噴灑觸殺藥劑,例如2%噻蟲啉微囊懸浮劑。

治理措施:采取帳幕熏蒸或局部熏蒸的方法。對于可拆卸木構(gòu)件,也可通過加熱的方法,消除蠹蟲后再安裝回原位。危害嚴(yán)重?zé)o法使用的木構(gòu)件,應(yīng)更換并焚毀受害木構(gòu)件。

3.2.2 木蜂類

通常根據(jù)木蜂的行為學(xué)特性進行防治。木蜂危害一般由成蟲造成,其鉆蛀木構(gòu)件筑巢、貯存食物和繁衍后代,幼蟲不鉆蛀木構(gòu)件。成蟲通常會在木構(gòu)件上爬行和棲息,喜在建筑周圍植物上采集花粉和花蜜。

預(yù)防措施:由于木蜂是自然界重要的傳粉昆蟲,應(yīng)保護為先??墒褂梦锢碜韪粑镒柚鼓痉溷@蛀木構(gòu)件,例如在木構(gòu)件表面設(shè)置阻隔網(wǎng)或覆蓋防腐防蟲涂層;還可使用化學(xué)趨避劑,例如蜜蜂驅(qū)避劑,在木蜂的成蟲期噴灑到木構(gòu)件表面。

治理措施:對于采取預(yù)防措施無效的木蜂危害可采取治理措施。1)人工捕捉。木蜂歸巢時飛行速度慢,可以通過捕網(wǎng)或直接拍落的方法捕捉。2)藥物熏蒸。木蜂一般夜間會歸巢,夜間將熏蒸藥劑塞入木構(gòu)件所有蛀入孔,用泥封堵,可殺滅其中的成蟲和幼蟲,藥劑可用磷化鋁等。3)噴灑殺蟲劑。將一些觸殺性殺蟲劑噴灑在木蜂經(jīng)常出入、爬行和棲息的位置;或利用開花植物引誘木蜂訪花,再噴灑殺蟲劑。

3.2.3 天牛類

根據(jù)天牛的生物學(xué)特性,找到其脆弱時期進行防治。天牛害蟲主要由幼蟲蛀食并破壞木構(gòu)件,成蟲暴露在外,一般不會造成危害,但成蟲會在木構(gòu)件的縫隙產(chǎn)卵。以家扁天牛為例,6月中開始羽化,7月初羽化高峰期,成蟲一直可持續(xù)到8月初,喜夜間活動;11月中旬,高齡幼蟲進入越冬期;次年3月起又開始為害,多數(shù)在5月化蛹、6月羽化,每年完成一個世代。

預(yù)防措施:對未被危害的木構(gòu)件定期進行防腐防蟲處理。在每年6月份之前,對木構(gòu)件表面涂刷或噴灑殺蟲劑,例如2%噻蟲啉微囊懸浮劑。

治理措施:對于危害輕、不宜更換的木構(gòu)件,可選擇使用磷化鋁片劑等藥物熏蒸的方法來治理。危害嚴(yán)重?zé)o法使用的木構(gòu)件應(yīng)進行更換并焚毀。

3.2.4 白蟻類

白蟻一般危害土木、磚木結(jié)構(gòu)的建筑及內(nèi)部木材,喜歡在潮濕的環(huán)境中,在我國主要有三種白蟻危害較嚴(yán)重:散白蟻(Reticulitermes spp.)、家白蟻(Coptotermes formosanus)和黑翅土白蟻(Odontotermes formosanus)。

預(yù)防措施:對建筑地基進行清理和土壤消殺,清除周圍白蟻巢穴,清理地基周圍木質(zhì)材料。保持木構(gòu)件始終處于通風(fēng)和干燥環(huán)境,對于接觸地面的木構(gòu)件,可設(shè)置類似柱礎(chǔ)的阻隔裝置。

治理措施:對受損木構(gòu)件進行局部處理或整體更換,修復(fù)木構(gòu)件做好防腐防蟲處理并保持環(huán)境干燥。在受損木構(gòu)件周圍及其他潛在危險區(qū)域噴灑多功能殺蟲劑(如聯(lián)苯菊酯),追蹤白蟻坑道的走向找到白蟻巢穴進行消殺。

結(jié)語

多處單體建筑勘查發(fā)現(xiàn),木結(jié)構(gòu)古建筑常用硬木松、云杉、楠木和軟木松均會遭受害蟲蛀蝕。針對蟲蛀木構(gòu)件,首先根據(jù)蛀孔大小、形狀以及木構(gòu)件外表整體受害狀,初步判斷蟲害類別;然后根據(jù)受害位置的蛀屑和木材內(nèi)部的受害特征,通過顯微觀察和害蟲殘體比對,準(zhǔn)確識別蟲害。

古建筑木構(gòu)件上的小而密集的蟲孔多為粉蠹、長蠹、竊蠹等蠹蟲危害所致,偶爾1~2個小蟲孔,對木構(gòu)件結(jié)構(gòu)和強度影響不大;直徑10 mm左右的正圓形蟲孔多為木蜂蛀咬形成,多見于古建筑檐椽位置,有時可發(fā)現(xiàn)木蜂成蟲繞飛或出入蟲孔;另一類孔徑5 mm以上的較大蟲孔多為天牛的羽化孔或排糞孔,可出現(xiàn)于柱、梁、樓梯等各種位置,正下方往往有粗木屑;白蟻危害不同于前三類,其蛀屑混有泥土,危害狀具有典型的破壞特征,多出現(xiàn)于埋墻木構(gòu)件。對于不具有明顯受害狀和殘留蛀屑的半露明木構(gòu)件,應(yīng)結(jié)合無損檢測手段探測其埋墻部分是否存在嚴(yán)重的殘損,并根據(jù)殘損的特征和程度確定是否需要破開墻體開展進一步的檢測分析。

木結(jié)構(gòu)古建筑的蟲害防治應(yīng)以預(yù)防為主,首先應(yīng)對所有木質(zhì)材料進行科學(xué)合理的干燥、殺蟲和防腐防蟲處理,杜絕原材料源頭和使用后遭受蟲害的隱患;其次從環(huán)境和設(shè)計入手,有效解決建筑物潮濕和通風(fēng)等問題,使害蟲失去生存的必要條件;最后建立有效的長期監(jiān)測系統(tǒng),及時了解木結(jié)構(gòu)健康狀況并提出預(yù)警或治理措施,從而更好地保護木結(jié)構(gòu)古建筑。


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