当前位置:首页 > 专栏 > 木结构建筑 >

木结构古建筑常见虫害特征及防治分析

木结构古建筑常见虫害特征及防治分析

打印 0条评论来源:木材科学与技术

摘 要 以存在虫害的木结构古建筑为研究对象,分析木材虫害特征及识别方法,并提出相应的虫害防治措施。研究结果表明,11处单体建筑遭受害虫蛀蚀的木构件树种包括硬木松(Pinus spp.)、云杉(Picea spp.)、楠木(Phoebe spp.)和软木松(Pinus spp.)。根据蛀孔大小、形状以及木构件外表整体受害表现,可初步判断虫害类别;进一步分析木构件内部的受害特征和残留蛀屑,结合显微观察以及标本比对识别,可更准确地确定虫害种类。古建筑木构件上的小而密集的虫孔多为粉蠹(Lyctidae)、长蠹(Bostrychidae)、窃蠹(Anobiidae)等蠹虫危害所致,偶尔1~2个虫孔,对木构件结构和强度影响不大;孔径10 mm左右的正圆形虫孔多为木蜂(Xylocopinae)蛀咬形成,多见于古建筑檐椽位置;另一类孔径5 mm以上的较大虫孔多为天牛(Cerambycidae)的羽化孔或排粪孔,出现于柱、梁等各种位置;白蚁(Termitidae)危害不同于前三类,其蛀屑混有泥土,危害状具有典型的破坏特征,多出现于埋墙构件。木结构古建筑虫害防治应结合害虫的生物学特性,找到其脆弱时期采取针对性措施。


关键词 木结构古建筑;木构件;木材虫害识别;防治


木材虫害是木结构古建筑的一大安全隐患,在古建筑木构件的勘查中,首先发现的往往不是害虫本身,而是其蛀蚀木材的危害状。木构件遭受害虫蛀蚀,即使已严重损坏,经反复勘查也很难发现活虫。因此,害虫蛀蚀木构件的危害状及现场蛀屑,成为虫害识别的重要依据。此外,木构件遭受害虫蛀蚀的损伤程度和风险程度不同,准确识别虫害并采取防治措施是保护木结构古建筑的重要环节。本研究基于北京故宫、智化寺、佛爷庙,湖南玉皇阁等20余处存在虫害的木结构古建筑勘查结果,进行了虫蛀木构件类型与树种的统计分析,探究木材虫害特征及识别方法,并提出相应的木材虫害防治措施。


虫蛀木构件类型与用材树种


为探究木材虫害与材料本体以及木构件位置的关系,选取北京故宫等建筑群中11处单体建筑为研究对象,对遭受虫蛀的木构件进行了取样和木材树种识别,统计结果列于表1。


表1   虫蛀木构件信息统计Tab.1   Information of damaged components by wood insects

图片

图片

11处单体建筑中共存在20处虫害。虫蛀木构件包括柱、梁、檩、枋各种大木构件类型,分布于檐柱、金柱、三架梁、双步梁、脊檩、檐檩、金枋、檐枋等不同位置,除半露明檐柱遭受虫害蛀蚀概率略高于露明柱外,上部梁架中虫蛀木构件未发现特定的分布规律。从虫蛀木构件的用材树种看,硬木松(Pinus spp.)占55%,云杉(Picea spp.)占25%,楠木(Phoebe spp.)占15%,软木松(Pinus spp.)占5%。此4种木材发生虫害概率较高,在一定程度上也与古建筑木构件用材树种配置有关。在11处单体建筑中上述4种木材的占比较大,其取样数量在所有取样中的占比分别为38%、19%、10%和6%。这些树种的木材应用于木结构古建筑应进行适当的防虫处理。


木材虫害识别


前期勘查发现,不同类型虫害对木构件的损伤程度和风险有异。危害古建筑木构件的昆虫主要包括蠹虫类、木蜂类、天牛类和白蚁类[1],若现场勘查发现活虫进行虫体比对分析,未发现活虫则根据现场木构件的受害状和蛀屑进行虫害识别。


2.1 根据木构件受害状及残留蛀屑进行虫害识别


木构件受害状是其遭受虫害的直观表现,木构件下方地面区域时有蛀屑。以湖南玉皇阁为例,勘查现场发现了多处木构件虫蛀痕迹,其中多块木梁存在数量较多的蛀孔,且虫蛀木梁下方存在混合蛀屑,但并未发现活虫。该木梁仅一面就有30多个虫孔,整个木梁虫孔数量不低于100个,其内部已被蛀空,基本无法起到支撑作用。考虑结构安全,应识别虫害种类并采取针对性的防治措施。


根据现场勘查情况,采集了虫蛀木构件的部分木块和混合蛀屑。通过实验室显微分析发现,该虫蛀木虫道粗(0.8 cm)、不规则、里面填满了排遗物,有明显的蛹室、羽化孔,符合天牛的危害特征。进一步分析排遗物中有大量的未消化完全的木纤维,符合天牛幼虫特征;另外还有圆柱形排遗物,符合天牛化蛹前的特征。根据二者特征,初步判定虫害为天牛类昆虫。


将蛀屑进行显微观察和蛀虫残体特征分析,确定为家扁天牛(Eurypoda antennata)。此种天牛是木结构古建筑的主要害虫之一[2],主要分布在湖南、浙江、安徽、江苏、贵州、台湾、香港等地。


2.2 根据残留蛀屑进行虫害识别


受木构件位置影响,木结构古建筑上部梁架虫蛀往往难以直观显现,蛀屑掉落地面成为了古建筑木材虫害最常见的警示方式,多为定期巡检、每日清扫以及勘查时发现,然而蛀屑周边立柱及上方梁架有时并不能直观发现相应残损构件。以北京佛爷庙为例,定期巡检发现地面和墙面留有很多混合蛀屑,但现场勘查未发现活虫,周边区域也未发现受害状明显的木构件。


为确定或排除危险的虫害,研究人员首先对堆积的蛀屑进行分析,并与白蚁蛀屑进行比较。结果表明,该木屑为纯木质,细腻均匀,无泥土、分散;而白蚁蛀屑一般为泥土和木屑混在一起,且相互粘连,较粗糙。初步断定非白蚁危害。进一步勘查堆积木屑上方的木构件,发现梁架、椽条、望板等外观完好,无明显虫害痕迹,初步推断墙体内的立柱或梁架受到虫蛀,木屑被搬移到洞外,需进一步破开立柱外墙体来鉴定。


采集了部分墙体蛀屑进行实验室显微分析,发现蛀屑中有昆虫脱掉的翅,经分析识别为蚂蚁翅。此外,从蛀屑中分离出一些蚂蚁残体,从头部特征鉴定[3],触角类型属于蚂蚁(Formicidae)。根据现场勘查和实验室分析,确定木屑来自墙体内立柱或梁架,不是白蚁危害造成,而是长蠹危害;地面和墙面蛀屑是长蠹排遗物与木屑混合物,为蚂蚁搬运或其他原因所致。


木材虫害防治


3.1 木材虫害对木结构的影响


了解木结构中木材虫害发生的位置、概率以及对木结构可能造成的损伤程度,可以更有针对性地保护木结构古建筑。以北京故宫、智化寺、佛爷庙,湖南玉皇阁等存在虫害的22处单体建筑为例,分析虫害类别、发生位置、虫蛀木构件危害状及木构件损伤程度,结果列于表2。


表2   虫蛀木构件特征及分布Tab.2   Characterization and distribution of damaged components by wood insects

图片


从表2可以看出,木结构古建筑多发蠹虫虫害,可发生于柱、梁、檩、枋等各类木构件中,其危害较轻时,对木结构使用影响不大。木蜂虫害多见于木结构古建筑椽条区域,木蜂钻蛀木材时形成的孔洞较大,其危害状较容易被发现,对木结构危害通常较轻。天牛虫害以陈旧性虫孔居多,多是在初建或修缮时原木加工处理不当而将害虫带入建筑中。白蚁虫害是木结构古建筑的一大安全隐患,应以预防监测为主。


3.2 木材虫害防治措施


3.2.1 蠹虫类


蠹虫类昆虫包括粉蠹、长蠹和窃蠹等,危害特征类似,一般蛀食木材的边材部分,形成粉状木屑,此类害虫的幼虫和成虫均可蛀食木材。


预防措施:可使用物理阻隔物阻止成虫产卵,例如木构件覆盖防腐防虫涂层。在蠹虫的成虫产卵期,定期在受威胁的木构件喷洒触杀药剂,例如2%噻虫啉微囊悬浮剂。


治理措施:采取帐幕熏蒸或局部熏蒸的方法。对于可拆卸木构件,也可通过加热的方法,消除蠹虫后再安装回原位。危害严重无法使用的木构件,应更换并焚毁受害木构件。


3.2.2 木蜂类


通常根据木蜂的行为学特性进行防治。木蜂危害一般由成虫造成,其钻蛀木构件筑巢、贮存食物和繁衍后代,幼虫不钻蛀木构件。成虫通常会在木构件上爬行和栖息,喜在建筑周围植物上采集花粉和花蜜。


预防措施:由于木蜂是自然界重要的传粉昆虫,应保护为先。可使用物理阻隔物阻止木蜂钻蛀木构件,例如在木构件表面设置阻隔网或覆盖防腐防虫涂层;还可使用化学趋避剂,例如蜜蜂驱避剂,在木蜂的成虫期喷洒到木构件表面。


治理措施:对于采取预防措施无效的木蜂危害可采取治理措施。1)人工捕捉。木蜂归巢时飞行速度慢,可以通过捕网或直接拍落的方法捕捉。2)药物熏蒸。木蜂一般夜间会归巢,夜间将熏蒸药剂塞入木构件所有蛀入孔,用泥封堵,可杀灭其中的成虫和幼虫,药剂可用磷化铝等。3)喷洒杀虫剂。将一些触杀性杀虫剂喷洒在木蜂经常出入、爬行和栖息的位置;或利用开花植物引诱木蜂访花,再喷洒杀虫剂。


3.2.3 天牛类


根据天牛的生物学特性,找到其脆弱时期进行防治。天牛害虫主要由幼虫蛀食并破坏木构件,成虫暴露在外,一般不会造成危害,但成虫会在木构件的缝隙产卵。以家扁天牛为例,6月中开始羽化,7月初羽化高峰期,成虫一直可持续到8月初,喜夜间活动;11月中旬,高龄幼虫进入越冬期;次年3月起又开始为害,多数在5月化蛹、6月羽化,每年完成一个世代。


预防措施:对未被危害的木构件定期进行防腐防虫处理。在每年6月份之前,对木构件表面涂刷或喷洒杀虫剂,例如2%噻虫啉微囊悬浮剂。


治理措施:对于危害轻、不宜更换的木构件,可选择使用磷化铝片剂等药物熏蒸的方法来治理。危害严重无法使用的木构件应进行更换并焚毁。


3.2.4 白蚁类


白蚁一般危害土木、砖木结构的建筑及内部木材,喜欢在潮湿的环境中,在我国主要有三种白蚁危害较严重:散白蚁(Reticulitermes spp.)、家白蚁(Coptotermes formosanus)和黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus)。


预防措施:对建筑地基进行清理和土壤消杀,清除周围白蚁巢穴,清理地基周围木质材料。保持木构件始终处于通风和干燥环境,对于接触地面的木构件,可设置类似柱础的阻隔装置。


治理措施:对受损木构件进行局部处理或整体更换,修复木构件做好防腐防虫处理并保持环境干燥。在受损木构件周围及其他潜在危险区域喷洒多功能杀虫剂(如联苯菊酯),追踪白蚁坑道的走向找到白蚁巢穴进行消杀。


结语


多处单体建筑勘查发现,木结构古建筑常用硬木松、云杉、楠木和软木松均会遭受害虫蛀蚀。针对虫蛀木构件,首先根据蛀孔大小、形状以及木构件外表整体受害状,初步判断虫害类别;然后根据受害位置的蛀屑和木材内部的受害特征,通过显微观察和害虫残体比对,准确识别虫害。


古建筑木构件上的小而密集的虫孔多为粉蠹、长蠹、窃蠹等蠹虫危害所致,偶尔1~2个小虫孔,对木构件结构和强度影响不大;直径10 mm左右的正圆形虫孔多为木蜂蛀咬形成,多见于古建筑檐椽位置,有时可发现木蜂成虫绕飞或出入虫孔;另一类孔径5 mm以上的较大虫孔多为天牛的羽化孔或排粪孔,可出现于柱、梁、楼梯等各种位置,正下方往往有粗木屑;白蚁危害不同于前三类,其蛀屑混有泥土,危害状具有典型的破坏特征,多出现于埋墙木构件。对于不具有明显受害状和残留蛀屑的半露明木构件,应结合无损检测手段探测其埋墙部分是否存在严重的残损,并根据残损的特征和程度确定是否需要破开墙体开展进一步的检测分析。


木结构古建筑的虫害防治应以预防为主,首先应对所有木质材料进行科学合理的干燥、杀虫和防腐防虫处理,杜绝原材料源头和使用后遭受虫害的隐患;其次从环境和设计入手,有效解决建筑物潮湿和通风等问题,使害虫失去生存的必要条件;最后建立有效的长期监测系统,及时了解木结构健康状况并提出预警或治理措施,从而更好地保护木结构古建筑。


引用本文: 钟慧娴,袁霄,陈勇平.木结构古建筑常见虫害特征及防治分析[J].木材科学与技术,2022,36(03):96-100. (ZHONG Hui-xian,YUAN Xiao,CHEN Yong-ping.Characterization and Prevention of Wood Insects in Ancient Timber Structures[J].Chinese Journal of Wood Science and Technology,2022,36(03):96-100.)


作者简介:钟慧娴,女,中国林业科学研究院木材工业研究所,硕士研究生。

通讯作者:陈勇平,男,中国林业科学研究院木材工业研究所,副研究员。

基金名称:国家重点研发计划课题“明清官式建筑材料科学化认知研究”(2020YFC1522402)。


(责任编辑:何雯丽)



延伸阅读:

可持续的大型木结构:静冈县草薙综合运动场体育馆 / 内藤广 比Mjøstårnet高14.6米,世界上最高的木结构摩天大楼Rocket&Tigerli 苹果前设计总监造了木结构公寓楼,用产品思维开发房地产

(1) 凡本网注明“来源:预制建筑网”的所有资料版权均为预制建筑网独家所有,任何媒体、网站或个人在转载使用时必须注明来源“预制建筑网”,违反者本网将依法追究责任。 (2) 本网转载并注明其他来源的稿件,是本着为读者传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。其他媒体、网站或个人从本网转载使用时,必须保留本网注明的稿件来源,禁止擅自篡改稿件来源,并自负版权等法律责任,违反者本网也将依法追究责任。 (3) 如本网转载稿涉及版权等问题,请作者一周内书面来函联系。

[责任编辑:Susan]

评论总数 0最新评论
正在加载内容,请稍等...
0条评论发表评论

所有评论仅代表网友意见,预制建筑网保持中立。

连接件
三一
江苏龙腾工程设计有限公司