Пиломатериалы — это древесина , которая была обработана в единообразные и полезные размеры (мерные пиломатериалы), включая балки и доски или доски . Пиломатериалы в основном используются для каркасов зданий , а также для отделки (полы, стеновые панели , оконные рамы ). Пиломатериалы имеют множество применений за пределами жилищного строительства. Пиломатериалы называют древесиной в Великобритании, Европе, [1] Австралии и Новой Зеландии, в то время как в других [ требуется ссылка ] частях мира (в основном в Соединенных Штатах и Канаде) термин « древесина» относится конкретно к необработанному древесному волокну , такому как спиленные бревна или стоящие деревья, которые еще не срублены.
Пиломатериалы могут поставляться либо грубо распиленными , либо обработанными на одной или нескольких сторонах. Грубые пиломатериалы являются сырьем для изготовления мебели и других изделий, требующих резки и формовки. Они доступны во многих видах, включая твердые и мягкие породы дерева , такие как белая сосна и красная сосна , из-за их низкой стоимости. [2]
Готовые пиломатериалы поставляются в стандартных размерах, в основном для строительной промышленности – в первую очередь хвойные породы , включая сосну , пихту и ель (совместно ель-сосна-пихта ) , кедр и тсуга , а также некоторые виды лиственных пород для высококачественных напольных покрытий. Чаще всего их изготавливают из хвойных пород, чем из лиственных пород, и 80% пиломатериалов поступает из хвойных пород. [3]
В Соединенных Штатах и Канаде пиломатериалами называют обработанные доски , а термином timber обозначают стоящие или срубленные деревья. [4]
Напротив, в Великобритании, некоторых других странах Содружества и Ирландии термин «древесина» используется в обоих смыслах. (В Великобритании слово «пиломатериал» редко используется по отношению к древесине и имеет несколько других значений.)
Переработанные пиломатериалы являются результатом вторичной или третичной обработки ранее обработанных пиломатериалов. В частности, это относится к пиломатериалам, распиленным для промышленного или упаковочного использования. Пиломатериалы распиливаются продольной пилой или продольной пилой для создания размеров, которые обычно не обрабатываются первичной лесопильней .
Распиловка — это разделение пиломатериалов из твердой или мягкой древесины толщиной от 1 до 12 дюймов (25–305 мм) на две или более тонкие части полноразмерных досок. Например, разделение доски 2×4 длиной 10 футов (3,0 м) ( 1+1 ⁄ 2 на 3+1 ⁄ 2 дюйма или 38 на 89 мм) на два 1×4 ( 3 ⁄ 4 на 3+1 ⁄ 2 дюйма или 19 на 89 мм) той же длины считается повторной распиловкой.
Строительные пиломатериалы также могут быть изготовлены из переработанного пластика и нового пластикового сырья. Его внедрение вызвало резкое противодействие со стороны лесной промышленности. [5] Смешивание стекловолокна с пластиковыми пиломатериалами повышает их прочность, долговечность и огнестойкость. [6] Пластиковые стекловолоконные строительные пиломатериалы могут иметь «рейтинг распространения пламени класса 1 25 или менее при испытании в соответствии со стандартом ASTM E 84», что означает, что они горят медленнее, чем почти все обработанные деревянные пиломатериалы. [7]
Базовое понимание пиломатериалов, или «пиленых досок», возникло в Северной Америке в семнадцатом веке. [8] Пиломатериалы являются наиболее распространенным и широко используемым методом распиловки бревен. Простые пиломатериалы производятся путем выполнения первого пропила по касательной к окружности бревна. Каждый последующий пропил затем делается параллельно предыдущему. Этот метод позволяет получать максимально широкие доски с наименьшим количеством отходов бревен. [9]
Производство пиломатериалов в мире определяется предпочтительным стилем строительства; регионы с «культурой деревянного строительства» (дома строились из дерева, а не из других материалов, таких как кирпич) являются странами со значительными лесопильными отраслями. Историческими регионами строительства деревянных каркасных домов являются: Европа, Северная Америка, Япония. [10] Различные регионы мира признаны значительными поставщиками древесины; однако эти регионы (Индонезия, Саравак, Новая Гвинея и т. д.) являются экспортерами необработанных бревен и не имеют значительной внутренней лесопромышленной отрасли.
Крупнейшими регионами по производству пиломатериалов в мире являются: Китай (18%); США (17%); Канада (10%); Россия (9%); Германия (5%); Швеция (4%). [11]
В ранние периоды развития общества, чтобы получить древесину для строительства, стволы деревьев раскалывались клиньями на как можно большее количество и как можно более тонких кусков. Если было необходимо сделать их еще тоньше, их обтесывали каким-нибудь острым инструментом с обеих сторон до нужного размера. [12] Этот простой, но расточительный способ изготовления досок все еще сохраняется в некоторых местах.
В противном случае бревна распиливали с помощью двухпильного станка или пилорамы с ямой, удерживающей бревно, и ямой для рабочего, работающего внизу.
В 1420 году был открыт остров Мадейра — архипелаг, состоящий из четырех островов у северо-западного побережья Африки и являющийся автономным регионом Португалии. Король Генрих VI отправил поселенцев на Мадейру, и они начали расчищать огромные пространства леса, чтобы выращивать урожай. Срубленные деревья перерабатывались в доски на водяных мельницах, а древесина (кедр и тис) отправлялась в Португалию и Испанию. [13] Около 1427 года была построена первая лесопилка в Германии. [12]
Корнелис Корнелисзон (или Крелис Лутйес) был голландским владельцем ветряной мельницы из Эйтгеста , который 15 декабря 1593 года изобрел первую механическую лесопилку, работавшую на ветряной энергии. Это позволило преобразовывать брёвна в доски в 30 раз быстрее, чем раньше. [14]
Циркулярная пила, используемая в современных лесопилках, была изобретена англичанином по имени Миллер в 1777 году. Однако только в девятнадцатом веке она получила широкое применение, и ее великая работа относится к этому периоду. Первые вставные зубья для этой пилы были изобретены американцем У. Кендалом в 1826 году. [15]
Лесозаготовки в американских колониях начались в 1607 году, когда поселенцы Джеймстауна рубили лес, чтобы построить первое поселение в Новом Свете. [16] Первая лесопилка в Америке была построена у водопадов Пискатауква , на границе провинций Мэн и Нью-Гэмпшир , в 1634 году. Однако неаутентифицированные записи утверждают, что уже в 1633 году в Новых Нидерландах работало несколько лесопилок . [12]
Американские колонии были необходимы Англии в качестве поставщика древесины для британского флота. К 1790-м годам Новая Англия экспортировала 36 миллионов футов сосновых досок и не менее 300 корабельных мачт в год в Британскую империю. [16] Поставки древесины начали сокращаться в начале двадцатого века из-за значительных объемов лесозаготовок, поэтому лесозаготовительная промышленность была вынуждена искать древесину в других местах; отсюда и экспансия на американский Запад. [17]
Бревна превращаются в пиломатериалы путем распиловки, обтесывания или расщепления . Распиловка продольной пилой является наиболее распространенным методом, поскольку распиловка позволяет использовать бревна более низкого качества, с неравномерным волокном и крупными сучками, и является более экономичной. Существуют различные типы распиловки:
Размерный пиломатериал — это пиломатериал, который распиливается до стандартной ширины и глубины, часто указываемых в миллиметрах или дюймах (но см. ниже информацию о номинальных размерах по сравнению с фактическими размерами). Плотники широко используют размерный пиломатериал при возведении деревянных зданий. Обычные размеры включают 2×4 (на фото) (также два на четыре и другие варианты, такие как четыре на два в Австралии, Новой Зеландии и Великобритании), 2×6 и 4×4 . Длина доски обычно указывается отдельно от ширины и глубины. Таким образом, можно найти доски 2×4 длиной четыре, восемь и двенадцать футов. В Канаде и США стандартная длина пиломатериалов составляет 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 и 24 фута (1,8, 2,4, 3,0, 3,7, 4,3, 4,9, 5,5, 6,1, 6,7 и 7,3 м). Для каркаса стен доступны предварительно вырезанные длины «стоек», которые обычно используются. Для потолков высотой 8, 9 или 10 футов (2,4, 2,7 или 3,0 м) стойки доступны в 92+5 ⁄ 8 дюйма (2,35 м), 104+5 ⁄ 8 дюймов (2,66 м) и 116+5 ⁄ 8 дюймов (2,96 м). [ необходима цитата ]
Длина единицы размерного пиломатериала ограничена высотой и обхватом дерева, из которого он вырезан. Как правило, максимальная длина составляет 24 фута (7,32 м). Изделия из инженерной древесины, изготовленные путем связывания прядей, частиц, волокон или шпона древесины вместе с клеями для формирования композитных материалов, обеспечивают большую гибкость и большую структурную прочность, чем типичные строительные материалы из древесины. [18]
Предварительно вырезанные стойки экономят много времени каркаснику, поскольку они предварительно вырезаны производителем для использования в потолках высотой 8, 9 и 10 футов, а это значит, что производитель удалил несколько дюймов или сантиметров детали, чтобы обеспечить место для порога и двойной верхней пластины, без необходимости дополнительной подгонки.
В Америке распространенными размерами пиломатериалов, используемых в современном строительстве, являются двухъярусные доски (2×4, 2×6, 2×8, 2×10 и 2×12), названные по традиционной толщине доски в дюймах, а также 4×4 (89 мм × 89 мм). Они являются основными строительными блоками для таких распространенных конструкций, как каркасные дома или каркасные дома с платформой . Размерные пиломатериалы из хвойных пород древесины обычно используются для строительства, в то время как доски из лиственных пород древесины чаще используются для изготовления шкафов или мебели.
Номинальные размеры пиломатериалов больше фактических стандартных размеров готовых пиломатериалов. Исторически номинальные размеры были размером сырых (не высушенных), грубых (необработанных) досок, которые в конечном итоге становились меньшими готовыми пиломатериалами путем сушки и строгания (для сглаживания древесины). Сегодня стандарты определяют окончательные готовые размеры, и лесопилка режет бревна до любого размера, который ей нужен для достижения этих окончательных размеров. Обычно этот грубый распил меньше номинальных размеров, потому что современные технологии позволяют использовать бревна более эффективно. Например, доска "2×4" исторически начиналась как сырая, грубая доска на самом деле 2 на 4 дюйма (51 мм × 102 мм). После сушки и строгания она будет меньше на нестандартную величину. Сегодня доска "2×4" начинается как что-то меньшее, чем 2 дюйма на 4 дюйма и не указана стандартами, а после сушки и строгания составляет минимум 1+1 ⁄ 2 на 3+1 ⁄ 2 дюйма (38 мм × 89 мм). [19]
Как уже отмечалось, для производства определенного готового размера требуется меньше древесины, чем когда стандарты требовали, чтобы сырая древесина была полным номинальным размером. Однако даже размеры готовой древесины определенного номинального размера со временем изменились. В 1910 году типичная готовая доска толщиной 1 дюйм (25 мм) составляла 13 ⁄ 16 дюйма (21 мм). В 1928 году этот показатель был уменьшен на 4%, а в 1956 году — еще на 4%. В 1961 году на встрече в Скоттсдейле, штат Аризона, Комитет по упрощению и стандартизации сортов согласился с тем, что сейчас является текущим стандартом США: в частности, обрезной размер доски толщиной 1 дюйм (номинальный) был зафиксирован на уровне 3 ⁄ 4 дюйма; в то время как обрезной размер пиломатериала толщиной 2 дюйма (номинальный) был уменьшен с 1+5 ⁄ 8 дюйма к текущему 1+1 ⁄ 2 дюйма. [20]
Размерные пиломатериалы поставляются в сыром, необработанном состоянии, и для такого вида пиломатериалов номинальные размеры являются фактическими размерами.
.jpg/1280px-The_longest_board_in_the_world_(2002).jpg)
Отдельные куски пиломатериалов демонстрируют широкий диапазон качества и внешнего вида в отношении сучков, наклона волокон, трещин и других природных характеристик. Поэтому они значительно различаются по прочности, полезности и стоимости.
Движение к установлению национальных стандартов для пиломатериалов в Соединенных Штатах началось с публикации Американского стандарта пиломатериалов в 1924 году, который установил спецификации для размеров пиломатериалов, сорта и влажности; он также разработал программы инспекции и аккредитации. Эти стандарты менялись с годами, чтобы соответствовать меняющимся потребностям производителей и дистрибьюторов, с целью поддержания конкурентоспособности пиломатериалов по сравнению с другими строительными изделиями. Текущие стандарты устанавливаются Американским комитетом по стандартам пиломатериалов , назначаемым министром торговли США . [21]
Расчетные значения для большинства видов и сортов визуально градуированных структурных изделий определяются в соответствии со стандартами ASTM , которые учитывают влияние характеристик снижения прочности, продолжительности нагрузки, безопасности и других влияющих факторов. Применимые стандарты основаны на результатах испытаний, проведенных совместно с лабораторией лесной продукции Министерства сельского хозяйства США. Расчетные значения для деревянного строительства, которые являются дополнением к ANSI/AF&PA National Design Specification® для деревянного строительства, предоставляют эти расчетные значения пиломатериалов, которые признаются модельными строительными нормами. [22]
В Канаде действуют правила классификации, которые поддерживают стандарт среди заводов, производящих схожую древесину, чтобы гарантировать клиентам единообразие качества. Классы стандартизируют качество пиломатериалов на разных уровнях и основаны на содержании влаги, размере и производстве на момент классификации, отправки и разгрузки покупателем. Национальный орган по классификации пиломатериалов (NLGA) [23] отвечает за написание, интерпретацию и поддержание канадских правил и стандартов классификации пиломатериалов. Канадский совет по аккредитации стандартов пиломатериалов (CLSAB) [24] контролирует качество канадской системы классификации и идентификации пиломатериалов. Их общая аббревиатура классификации, CLS, Canadian Lumber Standard, широко используется в строительной отрасли. [25]
Попытки поддерживать качество пиломатериалов с течением времени были оспорены историческими изменениями в лесных ресурсах Соединенных Штатов — от медленно растущих девственных лесов, обычных более века назад, до быстрорастущих плантаций, которые сейчас обычны в современных коммерческих лесах. Последующее снижение качества пиломатериалов вызвало беспокойство как у лесной промышленности , так и у потребителей и привело к более широкому использованию альтернативных строительных материалов. [26] [27]
Машинная оценка напряжений и машинная оценка пиломатериалов легко доступны для конечного использования, где высокая прочность имеет решающее значение, например , фермы , стропила , клееный брус, двутавровые балки и стыки перемычек. Машинная сортировка измеряет такую характеристику, как жесткость или плотность, которая коррелирует с интересующими структурными свойствами, такими как прочность на изгиб . Результатом является более точное понимание прочности каждой части пиломатериала, чем это возможно с визуально оцененными пиломатериалами, что позволяет проектировщикам использовать полную проектную прочность и избегать избыточного строительства. [28]
В Европе классификация по прочности прямоугольных пиломатериалов/лесоматериалов (как хвойных, так и лиственных) выполняется в соответствии с EN-14081 [29] и обычно сортируется по классам, определенным EN-338. Для хвойных пород древесины распространенными классами являются (по возрастанию прочности) C16, C18, C24 и C30. Существуют также классы, специально предназначенные для лиственных пород древесины, и наиболее часто используемыми (по возрастанию прочности) являются D24, D30, D40, D50, D60 и D70. Для этих классов число относится к требуемому 5-му процентилю прочности на изгиб в ньютонах на квадратный миллиметр. Существуют и другие классы прочности, включая T-классы, основанные на растяжении, предназначенные для использования в клееной древесине .
Правила классификации африканских и южноамериканских пиломатериалов были разработаны ATIBT [32] в соответствии с правилами Sciages Avivés Tropicaux Africains (SATA) и основаны на сплошных рубках, установленных по проценту чистой поверхности. [33]
В Северной Америке рыночная практика для размерных пиломатериалов, изготовленных из твердых пород древесины [a] значительно отличается от упорядоченных стандартизированных размеров « размерных пиломатериалов », используемых для продажи и спецификации мягких пород древесины — доски из твердых пород древесины часто продаются полностью необработанными, [b] или обработанными на станке только с двух (более широких) лицевых сторон. Когда доски из твердых пород древесины также поставляются с обструганными лицевыми сторонами, это обычно как случайная ширина указанной толщины (обычно соответствующая фрезеровке размерных пиломатериалов из мягких пород древесины), так и несколько случайная длина. Но помимо этих старых (традиционных и обычных) ситуаций, в последние годы некоторые линейки продуктов были расширены, чтобы также продавать доски стандартных размеров; они обычно продаются в розницу в крупных магазинах и используют только относительно небольшой набор указанных длин; [c] во всех случаях твердые породы древесины продаются потребителю по футам доски (144 кубических дюйма или 2360 кубических сантиметров), тогда как эта мера не используется для мягких пород древесины в розничной торговле (на усмотрение покупателя). [d]
Также в Северной Америке пиломатериалы из твердых пород древесины обычно продаются в системе «четверть», когда речь идет о толщине; 4/4 (четыре четверти) относится к доске толщиной 1 дюйм (25 мм), 8/4 (восемь четвертей) — это доска толщиной 2 дюйма (51 мм) и т. д. Эта система «четверть» редко используется для пиломатериалов из мягких пород древесины; хотя настил из мягких пород древесины иногда продается как 5/4, хотя на самом деле он имеет толщину в один дюйм (от фрезерования 1 ⁄ 8 дюйма или 3,2 мм с каждой стороны на этапе моторизованного строгания производства). Система «четверть» — это традиционная североамериканская номенклатура лесной промышленности, используемая специально для указания толщины необработанных пиломатериалов из твердых пород древесины.
В необработанных пиломатериалах это сразу же проясняет, что пиломатериал еще не фрезерован, избегая путаницы с фрезерованными размерными пиломатериалами, которые измеряются как фактическая толщина после обработки. Примеры – 3 ⁄ 4 дюйма, 19 мм или 1x. В последние годы [ когда? ] архитекторы, дизайнеры и строители [ кто? ] начали использовать систему «четверть» в спецификациях как моду на инсайдерские знания, хотя указываемые материалы являются готовыми пиломатериалами, тем самым смешивая отдельные системы и вызывая путаницу.
Лиственные породы деревьев, предназначенные для мебели, рубят осенью и зимой, после того, как в деревьях перестает течь сок. Если лиственные породы деревьев рубят весной или летом, сок портит естественный цвет древесины и снижает ценность древесины для мебели.
Инженерная древесина — это древесина, созданная производителем и предназначенная для определенной структурной цели. Основные категории инженерной древесины: [34]
В Соединенных Штатах сваи в основном вырезаются из южной желтой сосны и пихты Дугласа . Обработанные сваи доступны в хромированной медно-арсенатной стойкости 0,60, 0,80 и 2,50 фунтов на кубический фут (9,6, 12,8 и 40,0 кг/м 3 ), если требуется обработка.
Согласно предписанию Метода строительства (營造法式), выпущенного правительством династии Сун в начале двенадцатого века, пиломатериалы были стандартизированы по восьми размерам поперечного сечения. [35] Независимо от фактических размеров пиломатериала, соотношение между шириной и высотой поддерживалось на уровне 1:1,5. Единицы измерения — дюймы династии Сун (31,2 мм).
Древесина ниже 8-го класса называлась «неклассифицированной» (等外). Ширина древесины упоминается как одна «древесина» (材), а размеры других структурных компонентов были указаны в кратных «древесине»; таким образом, поскольку ширина фактической древесины варьировалась, размеры других компонентов были легко рассчитаны, не прибегая к конкретным цифрам для каждого масштаба. Размеры древесины в аналогичных приложениях показывают постепенное уменьшение от династии Суй (580–618) до современной эпохи; древесина 1-го класса во времена Суй была реконструирована как 15×10 (дюймов династии Суй, или 29,4 мм). [36]
Дефекты, встречающиеся в пиломатериалах, подразделяются на следующие четыре категории:
В процессе переработки древесины в товарные виды пиломатериалов могут возникнуть следующие дефекты:
Грибы поражают древесину (как брус, так и пиломатериалы) при наличии всех следующих условий:
Древесина с влажностью менее 25% (в пересчете на сухой вес) может оставаться свободной от гниения в течение столетий. Аналогично, древесина, погруженная в воду, может не быть атакована грибками, если количество кислорода недостаточно.
Грибковые дефекты древесины/древесины:
Ниже перечислены насекомые и моллюски , которые обычно вызывают гниение древесины/пиломатериалов:
Существует две основные естественные силы, ответственные за возникновение дефектов в древесине и пиломатериалах: аномальный рост и разрыв тканей. Разрыв тканей включает трещины или расколы в древесине, называемые «тряской». «Кольцевая тряска», «ветровая тряска» или «разрушение кольца» — это когда волокна древесины разделяются вокруг годичных колец либо во время стояния, либо во время рубки. Щебень может снизить прочность древесины и ее внешний вид, таким образом, снизить сортность древесины и может удерживать влагу, способствуя гниению. Тсуга восточная известна тем, что имеет кольцевую тряску . [37] «Расщелина» — это трещина на поверхности древесины, вызванная усыханием внешней части древесины по мере ее выдержки. Расщелины могут распространяться на сердцевину и следовать за волокнами. Как и тряска, расщелины могут удерживать воду, способствуя гниению. «Расщелина» проходит через всю древесину. Расщелины и расщелины чаще встречаются на концах пиломатериалов из-за более быстрого высыхания в этих местах. [37]
Выдержка пиломатериалов обычно осуществляется либо в печи, либо на воздухе. Дефекты, вызванные выдержкой, являются основной причиной расколов, искривления и образования сот. Выдержка — это процесс сушки древесины для удаления связанной влаги, содержащейся в стенках клеток древесины, для получения выдержанной древесины. [38]
При надлежащих условиях древесина обеспечивает превосходную, долговечную работу. Однако она также сталкивается с несколькими потенциальными угрозами для срока службы, включая грибковую активность и повреждение насекомыми, чего можно избежать многими способами. Раздел 2304.11 Международного строительного кодекса рассматривает защиту от гниения и термитов. В этом разделе приведены требования к нежилым строительным применениям, таким как древесина, используемая над землей (например, для каркасов, палуб, лестниц и т. д.), а также другие применения.
Существует четыре рекомендуемых метода защиты деревянных каркасных конструкций от опасностей, связанных с прочностью, и, таким образом, обеспечения максимального срока службы здания. Все они требуют надлежащего проектирования и строительства:
Древесина является гигроскопичным материалом, что означает, что она естественным образом впитывает и выделяет воду, чтобы сбалансировать внутреннюю влажность с окружающей средой. Содержание влаги в древесине измеряется весом воды в процентах от веса высушенного в печи древесного волокна. Ключ к контролю гниения — контроль влажности. После того, как грибки гниения укоренились, минимальное содержание влаги для распространения гниения составляет 22–24 процента, поэтому специалисты по строительству рекомендуют 19 процентов в качестве максимально безопасного содержания влаги для необработанной древесины, находящейся в эксплуатации. Вода сама по себе не вредит древесине, но древесина с постоянно высоким содержанием влаги позволяет грибковым организмам расти.
Основная цель при решении проблемы влажности — не допустить попадания воды в ограждающие конструкции здания и сбалансировать содержание влаги внутри самого здания. Контроль влажности с помощью принятых деталей проектирования и строительства — простой и практичный метод защиты каркасного здания из дерева от гниения. Для применений с высоким риском пребывания во влажном состоянии проектировщики указывают прочные материалы, такие как виды, устойчивые к естественному гниению, или древесину, обработанную консервантами . Облицовка , гонт , подоконники и открытые пиломатериалы или клееные балки являются примерами потенциальных применений обработанной древесины.
Для зданий в зонах распространения термитов основные методы защиты, предусмотренные действующими строительными нормами, включают (но не ограничиваются) следующее:
Чтобы избежать гниения и заражения термитами, необработанная древесина отделяется от земли и других источников влаги. Такое разделение требуется многими строительными нормами и считается необходимым для поддержания безопасного уровня влажности в элементах древесины в постоянных конструкциях для защиты от гниения. Когда невозможно отделить древесину от источников влаги, проектировщики часто полагаются на обработанную консервантом древесину. [39]
Древесину можно обработать консервантом, который продлит срок службы в суровых условиях, не изменяя ее основных характеристик. Ее также можно пропитать под давлением огнезащитными химикатами, которые улучшают ее характеристики при пожаре. [40] Одна из первых обработок «огнестойкой древесины», которая замедляет пожары, была разработана в 1936 году корпорацией Protexol, при которой древесина интенсивно обрабатывалась солью. [41] Древесина портится не просто потому, что намокает. Когда древесина разрушается, это происходит потому, что ее поедает организм. Консерванты работают, делая источник пищи несъедобным для этих организмов. Древесина, обработанная надлежащим образом консервантом, может иметь срок службы в 5–10 раз больше, чем необработанная древесина. Консервированная древесина чаще всего используется для железнодорожных шпал, опор электропередач, морских свай, палуб, заборов и других наружных применений. Доступны различные методы обработки и типы химикатов в зависимости от характеристик, требуемых в конкретном применении, и необходимого уровня защиты. [42]
Существует два основных метода обработки: под давлением и без давления. Методы без давления — это нанесение консервантов путем нанесения кистью, распыления или погружения обрабатываемой детали. Более глубокое, более тщательное проникновение достигается путем вдавливания консерванта в клетки древесины под давлением. Для вдавливания адекватного количества химикатов в древесину используются различные комбинации давления и вакуума. Консерванты для обработки под давлением состоят из химикатов, переносимых в растворителе. Хромированный арсенат меди, когда-то наиболее часто используемый консервант древесины в Северной Америке, начал постепенно выходить из большинства жилых применений в 2004 году. На смену ему пришли четвертичный амин меди и азол меди.
Все консерванты для древесины, используемые в Соединенных Штатах и Канаде, зарегистрированы и регулярно перепроверяются на безопасность Агентством по охране окружающей среды США и Агентством по борьбе с вредителями и регулированию здравоохранения Канады соответственно. [42]
Деревянный каркас — это стиль строительства, который использует более тяжелые элементы каркаса (большие столбы и балки), чем современный каркас из брусьев , который использует меньшие стандартные размеры пиломатериалов. Бревна вырезаются из стволов бревен и обтесываются пилой, широким топором или теслом, а затем соединяются вместе с помощью столярных изделий без гвоздей. Современный деревянный каркас становится все более популярным в Соединенных Штатах с 1970-х годов. [43]
Экологическое строительство минимизирует воздействие или «экологический след» здания. Древесина является основным строительным материалом, который является возобновляемым и пополняемым в непрерывном цикле. [42] Исследования показывают, что производство древесины потребляет меньше энергии и приводит к меньшему загрязнению воздуха и воды, чем сталь и бетон. [44] Однако спрос на пиломатериалы обвиняют в вырубке лесов . [45]
Переход от угля к энергии биомассы становится все более распространенной тенденцией в Соединенных Штатах. [46]
Правительства Великобритании, Узбекистана, Казахстана, Австралии, Фиджи, Мадагаскара, Монголии, России, Дании, Швейцарии и Эсватини поддерживают возросшую роль энергии, получаемой из биомассы, которая является органическим материалом, доступным на возобновляемой основе и включает остатки и/или побочные продукты лесозаготовок, лесопиления и процессов производства бумаги. В частности, они рассматривают это как способ снижения выбросов парниковых газов за счет сокращения потребления нефти и газа, одновременно поддерживая рост лесного хозяйства, сельского хозяйства и сельской экономики. Исследования правительства США показали, что объединенные лесные и сельскохозяйственные земельные ресурсы страны способны устойчиво поставлять более одной трети ее текущего потребления нефти. [47]
Биомасса уже является важным источником энергии для североамериканской лесной промышленности. Обычно компании имеют когенерационные установки, также известные как комбинированное производство тепла и электроэнергии, которые преобразуют часть биомассы, получаемой в результате производства древесины и бумаги, в электрическую и тепловую энергию в виде пара. Электричество используется, среди прочего, для сушки пиломатериалов и подачи тепла в сушилки, используемые в производстве бумаги.
Древесина является устойчивым и экологически чистым строительным материалом, который может заменить современные строительные материалы (например, бетон и сталь) благодаря своим структурным характеристикам, способности связывать CO2 и низкому энергопотреблению в процессе производства. [48]
Замена пиломатериалов на бетон или сталь позволяет избежать выбросов углерода этими материалами. Производство цемента и бетона ответственно за около 8% мировых выбросов парниковых газов, в то время как металлургическая промышленность ответственна за еще 5% (при производстве тонны бетона выделяется полтонны CO 2 ; при производстве тонны стали выделяется две тонны CO 2 ). [49]
Преимущества пиломатериалов:
Исследование Агентства по охране окружающей среды показало типичный сценарий окончания срока службы древесных отходов из твердых бытовых отходов (ТБО), деревянной упаковки и других различных древесных продуктов в США. Согласно данным за 2018 год, около 67% древесных отходов было захоронено, 16% сожжено с получением энергии и 17% переработано. [52]
Исследование 2020 года, проведенное Эдинбургским университетом Нейпира, продемонстрировало пропорциональный поток отходов восстановленной древесины в Великобритании. Исследование показало, что древесина из твердых бытовых отходов и упаковочных отходов составила 13 и 26% собранных отходов. Строительные и сносные отходы составили наибольшую часть отходов в совокупности — 52%, а оставшиеся 10% поступили от промышленности. [53]
Фонд Эллен Макартур определяет круговую экономику как «основанную на принципах проектирования, исключающего отходы и загрязнение, сохраняющего продукты и материалы в рабочем состоянии и восстанавливающего природные системы».
Круговую экономику можно рассматривать как модель, которая направлена на устранение отходов путем использования материалов и продуктов с максимальной ценностью полезности и времени. Короче говоря, это совершенно новая модель производства и потребления, которая обеспечивает устойчивое развитие с течением времени. Она связана с повторным использованием материалов, компонентов и продуктов в течение более длительного жизненного цикла.
Древесина является одним из самых требовательных материалов, что делает важным создание модели круговой экономики. Лесная промышленность создает много отходов, особенно в процессе производства. От окорки бревен до готовой продукции существует несколько стадий обработки, которые генерируют значительный объем отходов, включая твердые древесные отходы, вредные газы и остаточную воду. [54] Поэтому важно определить и применить меры по снижению загрязнения окружающей среды, обеспечивая финансовую отдачу отраслям (например, продавая отходы производителям древесной щепы) и поддерживая здоровые отношения между окружающей средой и отраслями.
Древесные отходы могут быть переработаны в конце срока службы для производства новых продуктов. Переработанная щепа может быть использована для производства деревянных панелей, что выгодно как для окружающей среды, так и для промышленности. Такая практика сокращает использование первичного сырья, устраняя выбросы, которые в противном случае были бы произведены при его производстве.
Одно из исследований, проведенных в Гонконге [54], было проведено с использованием оценки жизненного цикла (LCA). Целью исследования была оценка и сравнение воздействия на окружающую среду управления древесными отходами от строительной деятельности с использованием различных альтернативных сценариев управления в Гонконге. Несмотря на различные преимущества пиломатериалов и их отходов, вклад в изучение круговой экономики пиломатериалов по-прежнему очень мал. Некоторые области, в которых можно внести улучшения для улучшения кругооборота пиломатериалов, следующие:
Термин «вторичное сырье» обозначает отходы, которые были переработаны и введены обратно в использование в качестве производственного материала. Пиломатериалы имеют высокий потенциал для использования в качестве вторичного сырья на различных этапах, как указано ниже:
Практики экономики замкнутого цикла предлагают эффективные решения в отношении отходов. Они нацелены на их ненужное образование путем сокращения отходов, повторного использования и переработки. Нет четких явных доказательств существования экономики замкнутого цикла в отрасли производства древесных плит. Однако, исходя из концепции экономики замкнутого цикла и ее характеристик, в отрасли производства древесных плит существуют возможности от фазы добычи сырья до конца его жизненного цикла. Таким образом, существует пробел, который еще предстоит изучить. [54]
