[发明专利]一种修复古建筑糟朽木构的复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种修复古建筑糟朽木构的复合材料及其制备方法和应用，其制备方法包括，将硅酸酯类和有机硅烷依次经水解和缩合形成无机硅凝胶溶液后，加入有机粘合剂溶液，混匀即得。本发明通过在无机凝胶的基础上，引入有机物，生成有机‑无机复合凝胶，综合提升构件的力学性能，避免构件内部裂纹的出现，解决了现有“浸固法”的瓶颈问题，弥补了现有技术方法的不足，对古建筑木构修复保护具有较大的裨益；通过细胞组织的补强加固，在无损的情况下，能够显著提升、恢复糟朽损伤组织的综合力学性能、热稳定性，并使其胀缩性与未损伤的组织相近，保持其原有的结构、装饰等功能，延缓其寿命，实际应用前景好。

技术领域

本发明涉及文物古建筑的保护修缮技术领域，具体涉及一种修复古建筑糟朽木构的复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

我国拥有数量庞大且类型多样的古建筑，且其主要建筑材料为木材，然而，作为一种天然的有机生物材料，木材在适宜的温度和湿度环境下，极易发生糟朽，造成建筑的损毁，而且我国每年都有大量木质古建筑遗产因构件糟朽而出现损毁情况。

现有木质古建筑的糟朽木构的修复加固方法主要包括以下两种：第一种是传统的镶补法，具体为，将古建筑的糟朽木构部分切除，镶补新的木块；第二种是浸固法，具体为，在古建筑的糟朽木构部分浸渍补强加固材料，通过其凝结固化，恢复糟朽木构部分的力学性能。

然而，木质古建筑遗产的修复加固工作是一项复杂严谨的工作，要求遵循诸多原则，其中，真实性原则要求在修复保护过程中，保护好木质古建筑遗产原有形式、材料和技术等真实性，最小干预要求在修复保护过程中，对于木质古建筑遗产的干预要保证在最低限度以下。传统的镶补法，因为要切除糟朽木构部分，会破坏其真实性，不满足原真性和最小干预的原则，所以存在较多的争议；而利用化学材料浸渍糟朽木构部分，在材料内部生成补强加固材料，具有原位无损的效果，是一种具有前景的技术方法，但其目前还存在一些技术瓶颈，具体原因如下，由于木质古建筑的构件往往有受力需求，要求修复后的构件具有良好的力学强度和韧性，而浸固法修复后难以满足强度和韧性等综合力学性能，且补强加固材料通过浸渍后，很容易渗透到构件的糟朽区域，但很难渗透到构件的未糟朽区域。因此，修复后往往会存在胀缩性的差异，并导致其内部常常出现裂痕，进而无法满足修复的需求。

鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有的浸固法存在力学性能和韧性差且存在胀缩性差异的短板，提供一种修复古建筑糟朽木构的复合材料及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种修复古建筑糟朽木构的复合材料的制备方法，包括，将硅酸酯类和有机硅烷依次经水解和缩合形成无机硅凝胶溶液后，加入有机粘合剂溶液，混匀即得。

一般而言，单纯无机硅凝胶溶液浸渍糟朽木材后，通过缩合干燥后会在组织细胞上形成一层干凝胶，被修复木材的机械硬度、耐水性和热稳定性都会因此而提高；然而，无机硅凝胶的主要成分为二氧化硅，并含有疏水基团，其材料韧性差、疏水性强，因此修复后的木材韧性较差，而且膨胀率降低。由于膨胀率的差异，修复部分与其他部分可能会出现裂缝，因此在此基础上引入线性、柔韧、亲水的有机高分子粘合剂，(其线性高分子可以相互交联形成柔韧性薄膜)，通过其线性高分子与无机凝胶的二氧化硅骨架相互交联，形成有机-无机复合凝胶，利用高韧性和亲水性，提升凝胶韧性、调和其亲水性，进而改善被修复木材的韧性、膨胀率，使其胀缩性更接近未糟朽区域；同时有机粘合剂极易溶于水，可以和无机硅凝胶溶液较好的相容。

在上述技术方案中，所述硅酸酯类和有机硅烷的摩尔比为1： 0.5-0.78，优选为1：0.66。