Пиломатериалы — это древесина , обработанная до однородных и полезных размеров (размерные пиломатериалы), включая балки , доски или доски . Пиломатериалы в основном используются для каркаса строительства , а также для отделки (полы, стеновые панели , оконные рамы ). Пиломатериалы имеют множество применений, помимо жилищного строительства. Пиломатериалы иногда называют древесиной в Великобритании , Европе , [1] Австралии и Новой Зеландии , в то время как в других частях мира (в основном в США и Канаде ) термин « древесина» относится конкретно к необработанной древесине . волокно , например, спиленные бревна или стоящие деревья, которые еще не спилены.
Пиломатериалы могут поставляться как грубо распиленными , так и с обшивкой на одну или несколько сторон. Необработанные пиломатериалы служат сырьем для изготовления мебели и других изделий, требующих распиловки и формовки. Он доступен во многих породах, включая лиственные и хвойные породы , такие как белая сосна и красная сосна , из-за их низкой стоимости. [2]
Готовые пиломатериалы поставляются стандартных размеров, в основном для строительной отрасли – преимущественно хвойные породы , из хвойных пород, в том числе сосна , пихта и ель (совместно ель-сосна-пихта ), кедр , болиголов , а также некоторые лиственные породы, для высококачественных напольное покрытие. Его чаще изготавливают из хвойной древесины, чем из лиственной, и 80% пиломатериалов изготавливается из хвойной древесины. [3]
В США и Канаде фрезерованные доски называются пиломатериалами , а под древесиной подразумеваются стоящие или срубленные деревья. [4]
Напротив, в Великобритании и некоторых других странах Содружества и Ирландии термин « древесина» используется в обоих смыслах. (В Великобритании слово « пиломатериалы» редко используется по отношению к дереву и имеет несколько других значений.)
Восстановленные пиломатериалы – это результат вторичной или третичной обработки ранее фрезерованных пиломатериалов. В частности, это относится к пиломатериалам, заготовленным для промышленного использования или изготовления древесной упаковки. Пиломатериалы распиливаются продольной пилой или перепиливаются для получения размеров, которые обычно не обрабатываются на первичной лесопилке .
Перепиловка — это распиливание пиломатериалов твердых или хвойных пород толщиной от 1 до 12 дюймов (25–305 мм) на два или более более тонких куска досок полной длины. Например, разделив кусок длиной 10 футов (3,0 м) на 2×4 ( 1+1 ⁄ 2 на 3+1 ⁄ 2 дюйма или 38 на 89 мм) на два 1 × 4 ( 3 ⁄ 4 на 3).+1 ⁄ дюйма или 19 на 89 мм) той же длины считается перепиливанием.
Конструкционные пиломатериалы также могут быть изготовлены из переработанного пластика и нового пластика. Введение этого закона вызвало резкое сопротивление со стороны лесной промышленности. [5] Смешивание стекловолокна с пластиковыми пиломатериалами повышает их прочность, долговечность и огнестойкость. [6] Конструкционные пиломатериалы из пластикового стекловолокна могут иметь «рейтинг распространения пламени класса 1 25 или меньше при испытаниях в соответствии со стандартом ASTM E 84», что означает, что они горят медленнее, чем почти все обработанные деревянные пиломатериалы. [7]
Базовое представление о пиломатериалах, или «пиленых досках», возникло в Северной Америке в семнадцатом веке. [8] Пиломатериалы — наиболее распространенный и широко используемый метод распиловки бревен. Обычные пиломатериалы получают путем первого распила по касательной к окружности бревна. Затем каждый дополнительный разрез делается параллельно предыдущему. Этот метод позволяет получить максимально широкие доски с наименьшим количеством отходов бревен. [9]
Производство пиломатериалов во всем мире определяется предпочтительным стилем строительства; Районы с «культурой деревянного строительства» (дома строились из дерева, а не из других материалов, таких как кирпич) — это страны со значительной лесопильной промышленностью. Историческими регионами строительства деревянных каркасных домов являются: Европа, Северная Америка, Япония. [10] Различные регионы мира признаны важными поставщиками древесины; однако эти регионы (Индонезия, Саравак, Новая Гвинея и т. д.) являются экспортерами необработанных бревен и не имеют значительной внутренней промышленности по производству пиломатериалов.
Крупнейшими регионами производства пиломатериалов в мире являются: Китай (18%); США (17%); Канада (10%); Россия (9%); Германия (5%); Швеция (4%). [11]
В ранние периоды существования общества, чтобы получить древесину для строительства, стволы деревьев раскалывали клиньями на как можно больше и как можно тоньше кусков. Если нужно было сделать их еще тоньше, их обтесывали каким-нибудь острым инструментом с обеих сторон до нужного размера. [12] Этот простой, но расточительный способ изготовления досок в некоторых местах все еще сохраняется.
В противном случае бревна распиливали двухместной лобзиковой пилой или ямной пилой с использованием седельных блоков для удерживания бревна и ямы для шахтера, работавшего внизу.
В 1420 году был открыт остров Мадейра – архипелаг, состоящий из четырех островов у северо-западного побережья Африки и автономной области Португалии. Король Генрих VI отправил поселенцев на Мадейру, и поселенцы начали вырубать огромные пространства леса, чтобы выращивать урожай. Срубленные деревья превращались 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 Лутьес) был голландским владельцем ветряной мельницы из Уитгеста , который 15 декабря 1593 года изобрел первую механическую лесопилку, приводившуюся в движение ветром. Это позволило перерабатывать бревна в доски в 30 раз быстрее, чем раньше. [14]
Циркулярная пила, используемая на современных лесопильных заводах, была изобретена англичанином по имени Миллер в 1777 году. Однако широкое применение она получила лишь в девятнадцатом веке, и ее выдающиеся достижения относятся к этому периоду. Первые вставные зубья для этой пилы изобрел американец У. Кендал в 1826 году. [15]
Лесозаготовки в американских колониях начались в 1607 году, когда поселенцы Джеймстауна рубили лес, чтобы построить первое поселение в новом мире. [16] Первая лесопилка в Америке была построена у водопада Пискатаукуа , на границе между провинцией Мэн и провинцией Нью-Гэмпшир , в 1634 году. Однако непроверенные записи утверждают, что уже в 1633 году в Нью-Нидерландах работало несколько лесопилок. . [12]
Американские колонии были необходимы Англии в качестве поставщика древесины для британского флота. К 1790-м годам Новая Англия экспортировала в Британскую империю 36 миллионов футов сосновых досок и не менее 300 корабельных мачт в год. [16] Запасы древесины начали сокращаться в начале двадцатого века из-за значительных объемов заготовок, поэтому лесозаготовительная промышленность была вынуждена искать древесину в других местах; отсюда и экспансия на американский Запад. [17]
Бревна превращаются в пиломатериалы путем распиловки, тесания или раскалывания . Распиловка продольной пилой является наиболее распространенным методом, поскольку распиловка позволяет использовать бревна более низкого качества, с неравномерной текстурой и крупными сучками, и является более экономичным. Существуют различные виды распиловки:
Размерный пиломатериал — это пиломатериал, распиленный до стандартизированной ширины и глубины, часто указываемой в миллиметрах или дюймах. Плотники широко используют габаритные пиломатериалы при строительстве деревянных построек. Общие размеры включают 2×4 (на фото) (также два на четыре и другие варианты, например, 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 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 стены доступны заранее отрезанные «стойки», которые обычно используются. Для потолков высотой 8, 9 или 10 футов (2,4, 2,7 или 3,0 м) доступны стойки диаметром 92 мм.+5 ⁄ 8 дюймов (2,35 м), 104+5 ⁄ 8 дюймов (2,66 м) и 116+5 ⁄ 8 дюймов (2,96 м). [ нужна цитата ]
Длина единицы размерного пиломатериала ограничивается высотой и обхватом дерева, из которого он фрезерован. Обычно максимальная длина составляет 24 фута (7,32 м). Изделия из конструкционной древесины, изготовленные путем связывания прядей, частиц, волокон или шпона древесины вместе с клеем для образования композиционных материалов, обеспечивают большую гибкость и большую структурную прочность, чем типичные деревянные строительные материалы. [18]
Предварительно нарезанные стойки экономят изготовителю много времени, поскольку они предварительно нарезаны производителем для использования в потолках высотой 8, 9 и 10 футов. Это означает, что производитель удалил несколько дюймов или сантиметров детали, чтобы допускайте установку подоконной пластины и двойной верхней пластины без необходимости дополнительных размеров.
В Америке два размера (2 × 4, 2 × 6, 2 × 8, 2 × 10 и 2 × 12), названные в честь традиционной толщины доски в дюймах, а также 4 × 4 (89 мм × 89 мм). ), — распространенные размеры пиломатериалов, используемые в современном строительстве. Они являются основными строительными блоками для таких распространенных конструкций, как жилье с баллонным каркасом или каркасом платформы . Размерные пиломатериалы из хвойной древесины обычно используются для строительства, а доски из твердой древесины чаще используются для изготовления шкафов или мебели.
Номинальные размеры пиломатериалов превышают фактические стандартные размеры готового пиломатериала. Исторически номинальные размеры представляли собой размер сырых (не высушенных), шероховатых (необработанных) досок, которые со временем становились меньше готового пиломатериала в результате сушки и строгания (для сглаживания древесины). Сегодня стандарты определяют окончательные размеры готовой продукции, и завод распиливает бревна до любого размера, необходимого для достижения этих окончательных размеров. Обычно этот черновой распил меньше номинальных размеров, поскольку современные технологии позволяют более эффективно использовать бревна. Например, доска «2 × 4» исторически начиналась как зеленая, грубая доска размером 2 на 4 дюйма (51 мм × 102 мм). После высыхания и строгания он стал бы меньше на нестандартную величину. Сегодня доска «2×4» начинается с размеров менее 2 на 4 дюйма и не указана стандартами, а после сушки и строгания составляет минимум 1+1 ⁄ 2 на 3+1 ⁄ дюйма (38 мм × 89 мм). [19]
Как отмечалось ранее, для производства заданного конечного размера требуется меньше древесины, чем когда стандарты требовали, чтобы сырой пиломатериал имел полный номинальный размер. Однако даже размеры готовых пиломатериалов заданного номинального размера со временем изменились. В 1910 году типичная готовая доска толщиной 1 дюйм (25 мм) имела размер 13 ⁄ 16 дюйма (21 мм). В 1928 году этот показатель был снижен на 4%, а в 1956 году еще раз на 4%. В 1961 году на встрече в Скоттсдейле, штат Аризона, Комитет по упрощению и стандартизации оценок согласился с тем, что сейчас является действующим стандартом США: частично: одетый размер 1-дюймовой (номинальной) доски был зафиксирован на уровне 3/4 дюйма ; при этом вырубленный размер пиломатериалов толщиной 2 дюйма (номинальный) был уменьшен с 1+5 ⁄ дюйма до текущего 1+1 ⁄ 2 дюйма. [20]
Размерный пиломатериал доступен в зеленом, незавершенном состоянии, и для такого пиломатериала номинальные размеры являются фактическими размерами.
.jpg/1280px-The_longest_board_in_the_world_(2002).jpg)
Отдельные куски пиломатериалов имеют широкий диапазон качества и внешнего вида в зависимости от сучков, наклона волокон, тряски и других природных характеристик. Поэтому они значительно различаются по силе, полезности и ценности.
Движение по установлению национальных стандартов на пиломатериалы в Соединенных Штатах началось с публикации Американского стандарта на пиломатериалы в 1924 году, который установил спецификации для размеров, сортов и влажности пиломатериалов; он также разработал программы инспекции и аккредитации. Эти стандарты менялись с годами, чтобы удовлетворить меняющиеся потребности производителей и дистрибьюторов, с целью сохранить конкурентоспособность пиломатериалов по сравнению с другой строительной продукцией. Действующие стандарты устанавливаются Американским комитетом по стандартам на пиломатериалы , назначаемым министром торговли США . [21]
Расчетные значения для большинства видов и марок визуально сортируемых конструкционных изделий определяются в соответствии со стандартами ASTM , учитывающими влияние снижающих прочность характеристик, продолжительности нагрузки, безопасности и других влияющих факторов. Применимые стандарты основаны на результатах испытаний, проведенных в сотрудничестве с Лабораторией лесных товаров Министерства сельского хозяйства США . Проектные значения для деревянных конструкций, которые являются дополнением к Национальной спецификации проектирования ANSI/AF&PA® для деревянных конструкций, предоставляют эти расчетные значения для деревянных конструкций, которые признаются типовыми строительными нормами и правилами. [22]
В Канаде действуют правила сортировки, которые поддерживают стандарты среди предприятий, производящих аналогичную древесину, чтобы гарантировать клиентам одинаковое качество. Классы стандартизируют качество пиломатериалов на разных уровнях и основаны на содержании влаги, размере и производстве на момент сортировки, доставки и разгрузки покупателем. Национальное управление по сортировке 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.
Попытки сохранить качество пиломатериалов с течением времени были поставлены под сомнение историческими изменениями в древесных ресурсах Соединенных Штатов – от медленно растущих девственных лесов , обычных более века назад, до быстрорастущих плантаций, которые сейчас распространены в современных коммерческих лесах. Вызванное этим снижение качества пиломатериалов вызвало беспокойство как у лесопромышленников , так и у потребителей и привело к увеличению использования альтернативных строительных материалов. [25] [26]
Пиломатериалы, рассчитанные на машинную нагрузку и прошедшие машинную оценку, легко доступны для конечного использования, где высокая прочность имеет решающее значение, например, фермы , стропила , клееный брус, двутавровые балки и соединения стенок. 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 каждого куска пиломатериала, чем это возможно при визуальной сортировке пиломатериалов, что позволяет проектировщикам использовать полную расчетную прочность и избегать перестройки. [27]
В Европе классификация по прочности прямоугольных пиломатериалов/пиломатериалов (как хвойных, так и лиственных пород) осуществляется в соответствии с EN-14081 [28] и обычно сортируется по классам, определенным EN-338. Для хвойных пород распространенными классами (по возрастанию прочности) являются C16, C18, C24 и C30. Существуют также классы, специально предназначенные для твердых пород древесины, и наиболее часто используемые (для повышения прочности) — D24, D30, D40, D50, D60 и D70. Для этих классов число означает требуемую прочность на изгиб 5-го процентиля в ньютонах на квадратный миллиметр. Существуют и другие классы прочности, в том числе Т-классы, основанные на растяжении, предназначенные для использования в клееном брусе .
Правила сортировки пиломатериалов из Африки и Южной Америки были разработаны ATIBT [31] в соответствии с правилами Sciages Avivés Tropicaux Africains (SATA) и основаны на сплошных вырубках, определяемых процентом чистой поверхности. [32]
В Северной Америке рыночная практика для габаритных пиломатериалов, изготовленных из лиственных пород [a] значительно отличается от регуляризированных стандартизированных размеров « размерных пиломатериалов » , используемых для продажи и спецификации хвойных пород древесины – доски лиственных пород часто продаются полностью грубо распиленными, [b] или только строганными на станке. на двух (более широких) лицевых сторонах. Когда доски из твердой древесины также поставляются со строганными поверхностями, они обычно имеют как произвольную ширину заданной толщины (обычно соответствующую фрезеровке пиломатериалов из хвойной древесины), так и несколько произвольную длину. Но помимо этих старых (традиционных и нормальных) ситуаций, в последние годы некоторые линейки продуктов были расширены и стали продавать доски стандартных размеров; они обычно продаются в крупных магазинах и используют только относительно небольшой набор указанной длины; [c] во всех случаях лиственные породы продаются потребителю за доски-футы (144 кубических дюйма или 2360 кубических сантиметров), тогда как эта мера не используется для хвойных пород у розничного продавца (к ведому покупателя). [д]
Также в Северной Америке пиломатериалы лиственных пород обычно продаются в «четвертной» системе, если речь идет о толщине; 4/4 (четыре четверти) относится к доске толщиной 1 дюйм (25 мм), 8/4 (восемь четвертей) — к доске толщиной 2 дюйма (51 мм) и т. д. Эта «четвертная» система редко применяется. используется для пиломатериалов хвойных пород; хотя настил из хвойных пород иногда продается размером 5/4, хотя на самом деле его толщина составляет один дюйм (в результате фрезерования 1 ⁄ 8 дюйма или 3,2 мм с каждой стороны на этапе механизированного строгания ). «Квартальная» система отсчета — это традиционная североамериканская номенклатура лесной промышленности, используемая специально для обозначения толщины необработанных пиломатериалов из твердой древесины.
В случае грубо распиленных пиломатериалов сразу поясняется, что пиломатериал еще не фрезерован, что позволяет избежать путаницы с пиломатериалами по размеру, которые после механической обработки измеряются как фактическая толщина. Примеры – 3 ⁄ 4 дюйма, 19 мм или 1x. В последние годы [ когда? ] архитекторы, дизайнеры и строители [ кто? ] начали использовать «четвертную» систему в спецификациях как моду на инсайдерские знания, хотя указанные материалы представляют собой готовые пиломатериалы, что объединяет отдельные системы и вызывает путаницу.
Древесину лиственных пород, предназначенную для изготовления мебели, рубят осенью и зимой, после того, как сок перестанет течь по деревьям. Если лиственные породы рубят весной или летом, сок портит естественный цвет пиломатериалов и снижает ценность древесины для изготовления мебели.
Инженерный пиломатериал — это пиломатериал, созданный производителем и предназначенный для определенной конструкционной цели. Основными категориями инженерных пиломатериалов являются: [33]
В США сваи в основном вырезают из южной желтой сосны и пихты Дугласа . Обработанные сваи доступны с удержанием хромированного арсената меди плотностью 0,60, 0,80 и 2,50 фунтов на кубический фут (9,6, 12,8 и 40,0 кг/м 3 ), если требуется обработка.
В соответствии с предписанием «Метода строительства» (營造法式), изданным правительством династии Сун в начале двенадцатого века, бревна были стандартизированы по восьми размерам поперечного сечения. [34] Независимо от реальных размеров древесины, соотношение ширины и высоты сохранялось на уровне 1:1,5. Единицы измерения — дюймы династии Сун (31,2 мм).
Древесину ниже 8-го класса называли «неклассифицированной» (等外). Ширина древесины называется одним «бревном» (材), а размеры других структурных компонентов указаны в кратных «бревну»; таким образом, поскольку ширина фактического бруса различалась, размеры других компонентов легко рассчитывались, не прибегая к конкретным цифрам для каждого масштаба. Размеры древесины в подобных приложениях показывают постепенное уменьшение от династии Суй (580–618 гг.) до современной эпохи; древесина 1-го класса во времена Суй была реконструирована как 15 × 10 (дюймы династии Суй, или 29,4 мм). [35]
Дефекты, возникающие в пиломатериалах, сгруппированы в следующие четыре подразделения:
В процессе переработки древесины в товарные виды пиломатериалов могут возникнуть следующие дефекты:
Грибки поражают древесину (как древесину, так и пиломатериалы), когда присутствуют все эти условия:
Древесина с влажностью менее 25% (в пересчете на сухой вес) может сохраняться без гниения на протяжении столетий. Точно так же древесина, погруженная в воду, не может подвергнуться воздействию грибков, если количество кислорода недостаточно.
Грибковые дефекты пиломатериалов/пиломатериалов:
Ниже приведены насекомые и моллюски , которые обычно ответственны за гниение древесины/пиломатериалов:
Есть две основные природные силы, ответственные за возникновение дефектов в древесине и пиломатериалах: аномальный рост и разрыв тканей. Разрыв ткани включает трещины или расколы в древесине, называемые «трясками». «Колебание колец», «тряска ветром» или «разрушение колец» — это когда древесные волокна отделяются вокруг годичных колец либо в стоячем положении, либо во время рубки. Встряски могут снизить прочность древесины и ее внешний вид, что приведет к снижению качества пиломатериалов и может удерживать влагу, способствуя гниению. Болиголов восточный известен тем, что имеет кольцевую дрожь . [36] «Проверка» — это трещина на поверхности древесины, вызванная усадкой внешней части древесины по мере высыхания. Чеки могут распространяться на сердцевину и следовать за волокнами. Как и коктейли, чеки могут удерживать воду, вызывая гниение. «Раскол» проходит через всю древесину. На концах пиломатериалов чаще возникают трещины и расколы из-за более быстрого высыхания в этих местах. [36]
Пиломатериалы обычно сушат в печи или на воздухе . Дефекты, вызванные приправами, являются основной причиной расколов, искривлений и образования сот. Выдержка – это процесс сушки древесины с целью удаления связанной влаги, содержащейся в стенках древесных клеток, с целью получения выдержанной древесины. [37]
При правильных условиях древесина обеспечивает превосходные и долговечные характеристики. Однако он также сталкивается с несколькими потенциальными угрозами сроку службы, включая грибковую деятельность и повреждение насекомыми, которых можно избежать множеством способов. Раздел 2304.11 Международного строительного кодекса посвящен защите от гниения и термитов. В этом разделе представлены требования к нежилому строительству, например, к древесине, используемой над землей (например, для каркаса, настилов, лестниц и т. д.), а также к другим применениям.
Существует четыре рекомендуемых метода защиты деревянных каркасных конструкций от угроз долговечности и, таким образом, обеспечения максимального срока службы здания. Все они требуют надлежащего проектирования и строительства:
Дерево — гигроскопичный материал, то есть оно естественным образом впитывает и выделяет воду, чтобы сбалансировать свою внутреннюю влажность с окружающей средой. Содержание влаги в древесине измеряется по весу воды в процентах от веса сухого древесного волокна. Ключом к борьбе с гниением является контроль влажности. После появления гнилых грибов минимальное содержание влаги для распространения гниения составляет от 22 до 24 процентов, поэтому эксперты по строительству рекомендуют 19 процентов в качестве максимального безопасного содержания влаги для необработанной древесины, находящейся в эксплуатации. Вода сама по себе не вредит древесине, а древесина с постоянно высоким содержанием влаги способствует росту грибковых организмов.
Основная цель при решении проблемы влагонагрузки — в первую очередь предотвратить попадание воды в ограждающие конструкции здания и сбалансировать содержание влаги внутри самого здания. Контроль влажности с помощью принятых конструктивных и конструктивных решений – простой и практичный метод защиты деревянного каркасного здания от гниения. Для применений с высоким риском остаться влажным дизайнеры выбирают долговечные материалы, такие как природные устойчивые к гниению породы или древесина, обработанная консервантами . Облицовка , черепица , подоконники , деревянные балки или клееные балки являются примерами потенциального применения обработанной древесины.
Для зданий в термитных зонах базовые меры защиты, предусмотренные действующими строительными нормами и правилами, включают (но не ограничиваются) следующее:
Чтобы избежать гниения и заражения термитами, необработанную древесину изолируют от земли и других источников влаги. Эти разделения требуются многими строительными нормами и правилами и считаются необходимыми для поддержания деревянных элементов в постоянных конструкциях при безопасном содержании влаги для защиты от гниения. Когда невозможно отделить древесину от источников влаги, дизайнеры часто полагаются на древесину, обработанную консервантом. [38]
Древесину можно обработать консервантом, который продлит срок службы в суровых условиях без изменения ее основных характеристик. Его также можно пропитать под давлением огнезащитными химикатами, которые улучшают его характеристики при пожаре. [39] Один из первых методов обработки «огнеупорных пиломатериалов», замедляющих возгорание, был разработан в 1936 году корпорацией Protexol, при котором пиломатериалы сильно обрабатываются солью. [40] Древесина не портится просто потому, что намокает. Когда древесина разрушается, это происходит потому, что организм ее поедает. Консерванты действуют, делая источник пищи несъедобным для этих организмов. Срок службы древесины, обработанной должным образом консервантом, может быть в 5–10 раз дольше, чем необработанной древесины. Консервированная древесина чаще всего используется для изготовления железнодорожных шпал, опор, морских свай, настилов, заборов и других наружных работ. Доступны различные методы обработки и типы химикатов, в зависимости от свойств, необходимых для конкретного применения, и необходимого уровня защиты. [41]
Существует два основных метода лечения: с давлением и без него. Безнапорные методы представляют собой нанесение консервантов путем нанесения кистью, распылением или погружением обрабатываемого изделия. Более глубокое и тщательное проникновение достигается за счет введения консерванта в клетки древесины под давлением. Для введения достаточного количества химикатов в древесину используются различные комбинации давления и вакуума. Консерванты для обработки под давлением состоят из химикатов, содержащихся в растворителе. Хромированный арсенат меди, который когда-то был наиболее часто используемым консервантом для древесины в Северной Америке, в 2004 году начал постепенно выводить из употребления в большинстве бытовых применений. На замену ему пришли аминный кватар меди и азол меди.
Все консерванты для древесины, используемые в США и Канаде, зарегистрированы и регулярно проверяются на безопасность Агентством по охране окружающей среды США и Агентством по борьбе с вредителями и регулированию Министерства здравоохранения Канады соответственно. [41]
Деревянный каркас — это стиль строительства, в котором используются более тяжелые элементы каркаса (более крупные столбы и балки), чем в современном каркасном каркасе , в котором используются пиломатериалы меньших стандартных размеров. Брусья вырезаются из бревенчатых стволов , подравниваются пилой, топором или теслом, а затем соединяются столярными изделиями без гвоздей. Популярность современных деревянных каркасов в Соединенных Штатах растет с 1970-х годов. [42]
Экологическое строительство сводит к минимуму воздействие или «экологический след» здания. Древесина является основным строительным материалом, который возобновляется и пополняется в непрерывном цикле. [41] Исследования показывают, что производство древесины требует меньше энергии и приводит к меньшему загрязнению воздуха и воды, чем производство стали и бетона. [43] Однако в вырубке лесов обвиняют спрос на пиломатериалы . [44]
Переход от угля к энергии из биомассы является растущей тенденцией в Соединенных Штатах. [45]
Правительства Соединенного Королевства, Узбекистана, Казахстана, Австралии, Фиджи, Мадагаскара, Монголии, России, Дании, Швейцарии и Эсватини поддерживают повышение роли энергии, получаемой из биомассы, которая представляет собой органические материалы, доступные на возобновляемой основе и включающие остатки и/или или побочные продукты лесозаготовок, распиловки и производства бумаги. В частности, они рассматривают это как способ снизить выбросы парниковых газов за счет сокращения потребления нефти и газа, одновременно поддерживая рост лесного хозяйства, сельского хозяйства и сельской экономики. Исследования правительства США показали, что совокупные лесные и сельскохозяйственные земельные ресурсы страны способны устойчиво обеспечивать более одной трети текущего потребления нефти. [46]
Биомасса уже является важным источником энергии для лесной промышленности Северной Америки. Компании обычно имеют когенерационные установки, также известные как комбинированное производство тепла и электроэнергии, которые преобразуют часть биомассы, образующейся 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 при производстве бумаги.
Пиломатериалы – это устойчивый и экологически чистый строительный материал, который может заменить традиционные строительные материалы (например, бетон и сталь) благодаря своим структурным характеристикам, способности фиксировать CO 2 и низкому потреблению энергии в процессе производства. [ нужна цитата ]
Замена бетона или стали пиломатериалами позволяет избежать выбросов углекислого газа из этих материалов. На производство цемента и бетона приходится около 8% мировых выбросов парниковых газов, тогда как на металлургическую промышленность приходится еще 5% (полтонны CO 2 выбрасывается при производстве тонны бетона; две тонны CO 2 выбрасываются в атмосферу в производство тонны стали). [47]
Преимущества пиломатериалов:
Исследование Агентства по охране окружающей среды показало типичный сценарий окончания срока службы древесных отходов твердых бытовых отходов (ТБО), деревянной упаковки и других различных древесных изделий в США. По данным за 2018 год, около 67% древесных отходов было выброшено на свалку, 16% — сжигалось с энергетической регенерацией, а 17% — перерабатывалось. [50]
Исследование 2020 года, проведенное Эдинбургским университетом Нейпира, продемонстрировало пропорциональный поток отходов вторичной древесины в Великобритании. Исследование показало, что древесина из твердых бытовых отходов и отходов упаковки составила 13 и 26% собранных отходов. Отходы строительства и сноса составляют наибольшую долю отходов (52%), а остальные 10% приходятся на промышленный сектор. [51]
Фонд Эллен Макартур определяет экономику замкнутого цикла как «основанную на принципах избавления от отходов и загрязнения, сохранения продуктов и материалов в рабочем состоянии и регенерации природных систем».
Экономику замкнутого цикла можно рассматривать как модель, целью которой является устранение отходов за счет использования материалов и продуктов с максимальной полезностью и временем. Короче говоря, это совершенно новая модель производства и потребления, которая обеспечивает устойчивое развитие с течением времени. Это связано с повторным использованием материалов, компонентов и продуктов в течение более длительного жизненного цикла.
Дерево является одним из самых требовательных материалов, поэтому важно разработать модель экономики замкнутого цикла. Лесная промышленность создает много отходов, особенно в процессе производства. От окорки бревен до готовой продукции существует несколько стадий переработки, в результате которых образуется значительный объем отходов, в число которых входят твердые древесные отходы, вредные газы и остаточная вода. [52] Поэтому важно определить и применять меры по снижению загрязнения окружающей среды, обеспечивая финансовую отдачу отраслям (например, продажа отходов производителям древесной щепы) и поддерживая здоровые отношения между окружающей средой и промышленностью.
По окончании срока службы древесные отходы могут быть переработаны для производства новых продуктов. Переработанную щепу можно использовать для изготовления древесных панелей, что полезно как для окружающей среды, так и для промышленности. Такая практика сокращает использование первичного сырья, устраняя выбросы, которые в противном случае были бы выброшены при его производстве.
Одно из исследований, проведенных в Гонконге [52], было проведено с использованием оценки жизненного цикла (LCA). Исследование было направлено на оценку 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 циркулярной экономики пиломатериалов все еще очень мал. Вот некоторые области, в которых можно внести улучшения для улучшения округлости пиломатериалов:
Термин «вторичное сырье» обозначает отходы, которые были переработаны и снова использованы в качестве производственного материала. Пиломатериалы имеют высокий потенциал для использования в качестве вторичного сырья на различных этапах, как указано ниже:
Практика экономики замкнутого цикла предлагает эффективные решения проблемы отходов. Он нацелен на ненужное производство за счет сокращения, повторного использования и переработки отходов. В производстве древесных плит нет явных явных свидетельств существования экономики замкнутого цикла. Однако, исходя из концепции экономики замкнутого цикла и ее характеристик, в производстве древесных плит существуют возможности, начиная с этапа добычи сырья и заканчивая его окончанием срока службы. Таким образом, существует пробел, который еще предстоит изучить. [52]
