摘 要：木材干燥是古建筑保護中的關(guān)鍵問題，傳統(tǒng)木材干燥技術(shù)成本低、操作簡單，但存在干燥周期長、受氣候影響大、干燥不均勻等缺點?，F(xiàn)代木材干燥技術(shù)在干燥效率、均勻性和節(jié)能環(huán)保方面表現(xiàn)優(yōu)異，但存在設(shè)備昂貴、操作復雜等問題。干燥技術(shù)的選擇需綜合考慮木材種類、修復需求和經(jīng)濟條件，確保古建筑木材的耐久性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：古建筑保護；木材干燥；干燥技術(shù)對比

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2024.23.006

作為珍貴的歷史文化遺產(chǎn)，古建筑體現(xiàn)了不同時代的建筑風格和工藝水平，承載著豐富的歷史信息和文化價值。我國的古建筑多以木結(jié)構(gòu)為主，木材作為主要的建筑材料，其優(yōu)越的力學性能和易加工性，使其在古代建筑中得到廣泛應(yīng)用。然而，木材的天然特性使其長期暴露于自然環(huán)境中時，易受潮濕、蟲害、腐朽等問題的影響，從而導致結(jié)構(gòu)性能的下降，甚至會引發(fā)安全隱患。因此，如何有效地保護和修復古建筑中的木材，成為當前古建筑保護工作中的一項重要課題。

傳統(tǒng)木材干燥技術(shù)主要包括風干①、窯干燥②和太陽能干燥③等方法。這些方法大多依賴于自然條件或簡單的人工措施，具有操作簡單、成本低廉的優(yōu)點。然而，傳統(tǒng)技術(shù)在干燥速度、干燥質(zhì)量和受環(huán)境影響方面存在諸多限制。例如，風干和太陽能干燥周期較長，易受到天氣變化的影響，干燥效果難以保證；窯干燥雖然提高了干燥效率，但仍存在干燥不均勻、能耗較高等問題。隨著科技的進步和工業(yè)化的發(fā)展，現(xiàn)代木材干燥技術(shù)應(yīng)運而生，主要有真空干燥④、壓縮干燥⑤、微波干燥⑥和紅外干燥⑦等?，F(xiàn)代干燥技術(shù)利用先進的物理和化學原理，通過精確控制溫度、濕度、壓力等參數(shù)，實現(xiàn)木材的快速均勻干燥。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，現(xiàn)代技術(shù)具有干燥速度快、干燥質(zhì)量高、能耗相對較低等優(yōu)點⑧，能夠顯著提高木材的使用性能和經(jīng)濟效益。然而，現(xiàn)代木材干燥技術(shù)也存在一些挑戰(zhàn)和問題。首先，設(shè)備投資和運行成本較高，特別是在初期建設(shè)階段，需要大量資金投入；其次，操作技術(shù)要求高，需要專業(yè)人員進行設(shè)備管理和維護；最后，不同木材品種和規(guī)格對干燥技術(shù)的適應(yīng)性也有所不同，需要根據(jù)具體情況進行選擇和調(diào)整。在古建筑保護中，選擇適宜的木材干燥技術(shù)，需要綜合考慮木材的種類、保存狀態(tài)、保護目標以及經(jīng)濟成本等因素，以確保達到最佳的干燥效果和保護效果。

未來，隨著科技的不斷進步和干燥技術(shù)的進一步優(yōu)化，木材干燥技術(shù)在古建筑保護中的應(yīng)用將更加廣泛和有效，為古建筑的長期保存和文化傳承提供有力的技術(shù)支持。通過本文的研究，我們將更深入地了解不同木材干燥技術(shù)的優(yōu)劣勢，以期促進木材干燥技術(shù)的不斷進步和完善，提高木材資源的利用效率，推動木材工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 傳統(tǒng)木材干燥技術(shù)

傳統(tǒng)木材干燥技術(shù)的選擇因樹種、所需水分含量（MC）、材料尺寸、質(zhì)量和經(jīng)濟性而異。風干通常用于大型木材，或在干燥過程中的某個階段與窯干燥相結(jié)合，但大多數(shù)的木材都是在窯中干燥的。窯干可以更好地控制促進干化的環(huán)境條件。

最常見的窯爐類型是對流蒸汽、除濕、真空和太陽能。大多數(shù)軟木和硬木木材在傳統(tǒng)的蒸汽加熱窯中干燥。傳統(tǒng)的蒸汽窯在間歇工藝、漸進式工藝或連續(xù)式工藝方面有所不同。雖然在軟木工業(yè)中，級進式窯的使用有所增加，但在近十年里，關(guān)于級進式窯使用的研究很少，除了確定對于具有類似干燥質(zhì)量的蘇格蘭松樹而言，兩區(qū)級進式窯比單區(qū)間歇式窯具有更低的能耗和干燥成本。大多數(shù)硬木和許多軟木樹種在低于100攝氏度的最高溫度下干燥，而一些針葉木樹種如南方黃松，目前使用高于100攝氏度的溫度進行干燥。最近關(guān)于高溫干燥的研究主要集中于減少亞高山冷杉⑨、云杉和松木⑩的干燥時間和翹曲。與對流干燥相比，過熱蒸汽與熱空氣結(jié)合使用是一種可減少橡膠木和瀝青松干燥時間的方法。

太陽能木材干燥（圖1）是從木材中去除水分的最古老的方法之一，且太陽能是一種成本低、來源廣、無污染的綠色能源k，具有可提高木材質(zhì)量、保質(zhì)期和機械強度的優(yōu)點。目前，隨著制造業(yè)對能源的關(guān)注度的增加，利用太陽能烘干木材仍然受到關(guān)注。然而，對太陽能干燥的大多數(shù)研究都集中在更小體積、更低成本或低技術(shù)的木材干燥解決方案上。太陽能干燥設(shè)計成本低，易于建造和操作，適用于熱帶國家，特別是電力稀缺和昂貴的偏遠地區(qū)l。太陽能干燥技術(shù)一般分為溫室型和集熱器型兩種，其具有間歇性、不穩(wěn)定、能流密度低、干燥周期長等缺點阻礙了太陽能干燥技術(shù)的推廣應(yīng)用m。

2 現(xiàn)代木材干燥技術(shù)

真空干燥：真空干燥的過程就是將被干燥物料置放在密閉的干燥室內(nèi)，用真空系統(tǒng)抽真空的同時對被干燥物料不斷加熱，使物料內(nèi)部的水分通過壓力差或濃度差擴散到表面，水分子在物料表面獲得足夠的動能，在克服分子間的相互吸引后，逃逸到真空室的低壓空間，從而被真空泵抽走的過程n。

真空干燥技術(shù)是一種高效、優(yōu)質(zhì)的木材干燥方法，對于滲透性較好的闊葉樹材o，特別是厚材，干燥速度和質(zhì)量上的優(yōu)越性十分明顯。真空干燥技術(shù)還可用于不宜采用常規(guī)干燥法處理的特殊木制品的干燥，尤其適用于貴重木制品的干燥。目前，大多數(shù)真空干燥技術(shù)與傳統(tǒng)干燥技術(shù)的比較研究都集中在減少干燥時間上。現(xiàn)有的木材真空干燥設(shè)備復雜，投資成本高，制造工藝難度大，設(shè)備的體積較小，不適宜大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，且木材裝卸不便，木材終了含水率均勻性較差。同時，真空度愈高，真空罐內(nèi)的干燥介質(zhì)愈少，加熱材堆的難度亦愈大（圖2）。

壓縮干燥：壓縮木材干燥技術(shù)結(jié)合了機械壓縮和熱力干燥的原理，通過機械壓力和加熱作用，使木材中的水分快速排出。具體而言，木材在加熱的同時，受到垂直方向的機械壓力作用，這種壓力不僅使木材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更緊密，還迫使水分沿著纖維方向快速流動并排出。加熱過程通常通過蒸汽、熱風或電加熱等方式進行，增加木材溫度，加速水分蒸發(fā)和遷移。機械壓縮和熱力作用相結(jié)合，使得木材在短時間內(nèi)達到理想的干燥效果p。壓縮木材干燥技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中，特別適用于干燥厚重、高密度和高價值木材，如硬木板材、建筑用材和家具用材等。由于該技術(shù)能夠顯著提高干燥速度和干燥均勻性，已經(jīng)在一些大型木材加工企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

紅外干燥：紅外木材干燥技術(shù)利用紅外線的輻射能量加熱木材表面q，使其表面水分迅速蒸發(fā)，并通過水分梯度的作用，將木材內(nèi)部的水分逐步遷移到表面并蒸發(fā)。紅外線是一種波長為0.76～1000微米的電磁波，具有較強的穿透能力。紅外線加熱木材時，木材吸收紅外輻射能量后轉(zhuǎn)化為熱能，直接作用于木材的表面層，使其溫度迅速升高，從而加速表面水分的蒸發(fā)過程。通過控制紅外線的強度和照射時間，可以實現(xiàn)木材的快速干燥。紅外木材干燥技術(shù)在國內(nèi)外的木材工業(yè)中逐漸得到應(yīng)用，特別是在要求高效、節(jié)能、環(huán)保的現(xiàn)代化木材加工企業(yè)中。該技術(shù)通常與其他干燥方法結(jié)合使用，如與熱風干燥、微波干燥等結(jié)合r，以提高整體干燥效率和效果。目前，紅外干燥技術(shù)廣泛應(yīng)用于板材、家具材、建筑材等多種木材的干燥過程，尤其適用于厚度較薄、干燥速度要求較高的木材種類。紅外木材干燥技術(shù)可用于對時間要求高的古建筑木材干燥（圖3）。

微波干燥：微波木材干燥技術(shù)利用微波能量加熱木材，使其內(nèi)部的水分通過快速振動產(chǎn)生熱量，從而蒸發(fā)。微波是一種波長介于1毫米至1米之間的電磁波，其特有的高頻率使其能量能夠深入木材內(nèi)部，與木材中的水分子發(fā)生作用。微波能量在木材內(nèi)部傳播時，水分子吸收微波能量并迅速振動，這種振動產(chǎn)生熱量，使水分從內(nèi)部向外遷移并蒸發(fā)s。與傳統(tǒng)加熱方法不同，微波干燥是從木材內(nèi)部開始加熱，從內(nèi)到外均勻干燥，能夠顯著縮短干燥時間并提高干燥效率。微波木材干燥技術(shù)在工業(yè)化木材加工領(lǐng)域逐漸得到應(yīng)用，尤其是需要高效、均勻干燥的場合。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于板材、家具材、建筑材等多種木材的干燥過程中t，特別適用于厚度較大、初始含水率較高的木材種類。此外，微波干燥還常用于處理高價值木材和特殊用途木材。對古建筑中替換下來的木材進行干化處理，更加有利于對古建筑木材的保存。

3 傳統(tǒng)與現(xiàn)代木材干燥技術(shù)在古建筑保護中的優(yōu)勢分析

3.1 傳統(tǒng)木材干燥技術(shù)在古建筑保護中的優(yōu)缺點

傳統(tǒng)木材干燥技術(shù)包括風干、窯干燥和太陽能干燥等，這些方法在木材干燥歷史中占據(jù)了重要地位。

作為古建筑保護木材干燥方法，風干技術(shù)成本低廉，它是利用自然風和氣候條件進行干燥，操作簡單，無需復雜的技術(shù)支持，易于管理和控制，同時自然環(huán)保，對環(huán)境沒有污染。但是，風干的干燥周期較長，受氣候條件影響顯著，干燥時間可能延續(xù)數(shù)月甚至更長，影響生產(chǎn)效率。此外，由于風干難以精確控制，會發(fā)生木材干燥不均勻，易出現(xiàn)開裂、變形等質(zhì)量問題，干燥效果也受季節(jié)和天氣變化的影響較大，這就存在無法對古建筑進行及時保護的風險，以及無法滿足對木結(jié)構(gòu)古建筑搶修的要求。

窯干燥技術(shù)通過控制溫度和濕度，可以顯著加快干燥速度，適用于多種木材類型和厚度，干燥效果相對均勻。適合在資源有限的條件下使用，設(shè)備成本和維護費用較低，使其在大規(guī)模處理木材時具有經(jīng)濟優(yōu)勢，非常適合預算有限的古建筑修復項目。此外，窯干燥技術(shù)能夠處理大量木材，確保材料供應(yīng)的連續(xù)性。然而，傳統(tǒng)窯干燥也存在干燥周期長、能耗高的問題，特別是窯爐加熱需要大量的燃料，這不僅不符合現(xiàn)代環(huán)保要求，也增加了干燥成本。同時木材內(nèi)部水分蒸發(fā)不均勻，易導致木材開裂和變形，對于古建筑修復中的珍貴木材是一種不可逆的損害。

太陽能干燥技術(shù)則利用自然資源進行干燥，具有環(huán)保節(jié)能、成本較低的優(yōu)勢，適用于小規(guī)?；蝾A算較低的古建筑修復項目。太陽能干燥的效率受天氣和氣候條件影響較大，在陰雨天或寒冷季節(jié)，其干燥速度明顯降低，影響項目進度。相較于其他干燥方法，太陽能干燥的速度較慢，不適合對時間要求較高的修復工程。此外，干燥效果不夠穩(wěn)定，可能會導致木材質(zhì)量不均勻，影響修復質(zhì)量。

3.2 現(xiàn)代木材干燥技術(shù)在古建筑保護中的優(yōu)缺點

現(xiàn)代木材干燥技術(shù)主要包括真空干燥、微波干燥和紅外干燥等，這些方法在提高干燥效率、均勻性和節(jié)能環(huán)保方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。

紅外干燥技術(shù)利用紅外線加熱木材，加速水分蒸發(fā)，能夠均勻加熱木材，避免局部過熱或干燥不均，適合需要快速完成的修復工程。紅外干燥能夠有效減少木材內(nèi)部的應(yīng)力，降低開裂和變形風險，但其高能耗和設(shè)備維護成本較高，限制了它的大規(guī)模應(yīng)用。

真空干燥技術(shù)通過降低環(huán)境氣壓，使木材中的水分在較低溫度下蒸發(fā)，能夠最大限度保留木材的天然色澤和機械性能，特別適合珍貴文物級木材的修復。同時，真空干燥能夠均勻去除木材中的水分，減少干燥過程中的變形和開裂，并且能耗相對較低。但是真空干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜，技術(shù)要求高，初期投資和維護成本較高，需要專業(yè)技術(shù)人員操作和管理。

微波干燥技術(shù)通過微波能量直接作用于木材內(nèi)部水分，實現(xiàn)快速均勻干燥，極大提高修復效率，并能避免表面硬化和內(nèi)部干燥不均的問題。微波干燥適用于各種復雜形狀和厚度的木材，能滿足多種修復需求。然而，微波干燥設(shè)備投資較大，初期成本較高，并且需要專業(yè)技術(shù)人員操作和維護，增加了人力成本和技術(shù)管理難度。此外，盡管干燥速度快，但微波干燥的能耗較高，不完全符合節(jié)能環(huán)保的要求。

通過對比分析，傳統(tǒng)木材干燥技術(shù)和現(xiàn)代木材干燥技術(shù)在古建筑修復保護和加固中各有優(yōu)劣，選擇適合的干燥技術(shù)需要綜合考慮項目的具體需求、預算以及木材的特性，以確保修復效果的最佳化。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體的生產(chǎn)需求、木材種類、修復時間要求和成本預算等因素，選擇最適合的干燥技術(shù)，以達到最佳的干燥效果和經(jīng)濟效益。隨著科技的不斷進步和創(chuàng)新，各種干燥技術(shù)有望在未來得到進一步優(yōu)化和廣泛應(yīng)用，為古建筑修復保護工作發(fā)展提供有力支持。

4 結(jié)論與展望

傳統(tǒng)木材干燥技術(shù)和現(xiàn)代木材干燥技術(shù)各有優(yōu)缺點，傳統(tǒng)技術(shù)成本低，但干燥質(zhì)量難以控制，現(xiàn)代技術(shù)干燥效率高，但設(shè)備投資大。總體而言，傳統(tǒng)技術(shù)適合中小型企業(yè)和普通木材，現(xiàn)代技術(shù)在效率、均勻性和節(jié)能方面表現(xiàn)優(yōu)異，適合大型企業(yè)和高價值木材。需根據(jù)具體需求和條件選擇合適的技術(shù)，實現(xiàn)最佳經(jīng)濟效益和干燥效果。隨著科技的進步，木材干燥技術(shù)將在古建筑保護中發(fā)揮越來越重要的作用。未來，通過進一步優(yōu)化和創(chuàng)新干燥技術(shù)，可以提高干燥效率和質(zhì)量，為古建筑的長期保存和文化傳承提供更有力的技術(shù)支持。文章通過對古建筑保護中木材干燥技術(shù)的對比，分析了各種技術(shù)的應(yīng)用情況及其優(yōu)缺點，為相關(guān)研究和實際保護工作提供了科學參考和理論依據(jù)。實際操作中，應(yīng)將理論研究與實踐經(jīng)驗相結(jié)合，不斷改進和完善干燥技術(shù)，以實現(xiàn)對古建筑木材的有效保護。

注釋

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