木結(jié)構(gòu)古建筑常見蟲害特征及防治分析
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。
1 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
木構(gòu)件類型 | 蟲蛀數(shù)量 | 取樣部位 | 木材名稱 |
---|---|---|---|
柱 | 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. | ||
梁 | 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. | ||
檁 | 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. | ||
枋 | 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。
2 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[
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[
2.2 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 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
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[ | 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[ | 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[ | 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[ | 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 |
從
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。
4 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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