巴黎圣母院的災后重建工作為木材科學研究帶來意外發(fā)現(xiàn)。在法國國家科學研究中心(CNRS)支持下,研究人員正對 2019 年大火中幸存的圣母院屋頂木構(gòu)遺跡展開系統(tǒng)研究,12 至 19 世紀的橡木框架燒焦樣本,為破解木材千年老化特性提供了罕見實證。這項由克萊蒙費朗大學尼古拉斯?索瓦主導的研究,在上周布里斯班木材工程世界大會(WCTE)上引發(fā)國際關(guān)注。
燒焦木構(gòu)中的時間密碼:老化特性的科學解析
索瓦團隊選取圣母院屋頂、底部及拱頂?shù)娜齻€歷史時期木材樣本(12 世紀、13 世紀、19 世紀),通過三點彎曲測試分析其力學性能變化。研究發(fā)現(xiàn),歷經(jīng)八百年時光的橡木強度衰減呈現(xiàn)獨特規(guī)律:
彈性模量:12 世紀木材較新材下降 22%,但抗彎強度僅降低 8%,顯示木材老化中剛性減弱但韌性保留;
微觀結(jié)構(gòu):掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn),中世紀木材細胞壁因歲月沉積形成特殊結(jié)晶層,這或為其耐火性優(yōu)于現(xiàn)代木材的關(guān)鍵;
炭化層特性:火災中形成的 0.5-1cm 炭化層,意外增強了木材抗壓縮性能,與傳統(tǒng)認知中 “燒焦削弱結(jié)構(gòu)” 形成反差。
“這些發(fā)現(xiàn)顛覆了我們對舊木材的性能認知,” 索瓦在 WCTE 報告中指出,“對于歷史建筑修復,老化木材的剩余承載力評估需建立全新標準。”
重建工程中的木材哲學:傳統(tǒng)與科學的對話
巴黎圣母院重建項目本身即是一場木材應用的活態(tài)實驗。超過 1500 棵法國橡樹從 175 個 PEFC 認證森林精選而來,35 家鋸木廠采用傳統(tǒng)工藝加工,500 余名工匠參與構(gòu)建 “森林屋頂”—— 這一工程既致敬了中世紀建造智慧,也融入現(xiàn)代科技:
木材篩選:通過年輪分析匹配歷史木材生長周期,確保新材與原結(jié)構(gòu)木材的環(huán)境適應性一致;
連接工藝:結(jié)合古法木榫與現(xiàn)代碳纖維加固技術(shù),使節(jié)點承載力提升 30%;
防火處理:表面涂刷天然礦物涂料,在不改變木材質(zhì)感的前提下,將耐火時間從 1 小時延長至 2.5 小時。
項目負責人透露,重建中特意保留部分燒焦木構(gòu)作為 “時間印記”,這種 “修復性保留” 理念,讓木材既是建筑材料,也成為歷史敘事的載體。
學術(shù)會議背后的全球協(xié)作:從遺跡研究到行業(yè)應用
WCTE 大會上,法國研究團隊與澳大利亞、日本等國專家形成跨學科對話。澳大利亞代表分享的 “負責木材” 認證體系,與法國圣母院重建的可持續(xù)理念不謀而合;日本學者則展示了傳統(tǒng)木構(gòu)抗震技術(shù)與現(xiàn)代木材工程的結(jié)合案例。
這種知識流動正切實影響行業(yè)實踐:
標準更新:歐盟正在修訂歷史建筑木材評估規(guī)范,擬納入圣母院研究中的老化模型;
技術(shù)創(chuàng)新:基于燒焦木材的耐火特性,新型防火木材處理工藝已在實驗室取得突破;
教育傳承:巴黎圣母院重建過程被制作成 VR 教材,全球 127 所建筑院校將其納入木材工程課程。
從塞納河畔的燒焦橡木到布里斯班會議中心的學術(shù)講臺,這段跨越千年的木材故事,不僅解密了建筑遺產(chǎn)的保存密碼,更推動著木材科學在當代的創(chuàng)新突破。當古老木構(gòu)以新的姿態(tài)重生,它所承載的,既是歷史的記憶,也是未來的可能。
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