stringtranslate.com

Пиломатериалы

Вырезка из дерева викторианского эвкалипта регнанса.
Гавань Беллингхэма, штат Вашингтон, заполненная брёвнами, 1972 г.

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 называются 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 срубленные 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]

Терминология

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 значениях. (В Великобритании слово «пиломатериал» редко используется по отношению к древесине и имеет несколько других значений.)

Переработанные пиломатериалы

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 лесопильной установкой .

Распиловка — это разделение пиломатериалов из твердой или мягкой древесины толщиной от 1 до 12 дюймов (от 25 до 305 мм) на две или более тонкие части полноразмерных досок. Например, разделение доски 2×4 длиной 10 футов (3,0 м) ( 1+12 на 3+12  дюйма или 38 на 89 мм) на два 1×4 ( 34 на 3+12  дюйма или 19 на 89 мм) той же длины считается повторной распиловкой.

Пластиковые пиломатериалы

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]

Марка древесины

Метка на древесине — это код, выбитый на срубленном дереве специально изготовленным молотком, который указывает на лицензию на лесозаготовку. [8]

История

Базовое понимание пиломатериалов, или «пиленых досок», возникло в Северной Америке в семнадцатом веке. [9] 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. [10]

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. [11] 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%). [12]

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. [13] 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. [14] Около 1427 года была построена первая лесопилка в Германии. [13]

Корнелис Корнелисзон (или Крелис Лутьес) был голландским владельцем ветряной мельницы из Эйтгеста , который 15 декабря 1593 года изобрел первую механическую лесопилку, работавшую на ветряной энергии. Это позволило преобразовать брёвна в доски в 30 раз быстрее, чем раньше. [15]

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. [16]

Лесозаготовки в американских колониях начались в 1607 году, когда поселенцы Джеймстауна рубили лес, чтобы построить первое поселение в Новом Свете. [17] 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 . [13]

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. [17] 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. [18]

Переработка бревен

Лесопилка с плавающими брёвнами в Котке , Финляндия

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:

Пиломатериалы размерные

Обычная доска размером 50 на 100 мм (2 на 4 дюйма)

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+58 дюйма (2,35 м), 104+58 дюймов (2,66 м) и 116+58 дюймов (2,96 м). [ необходима цитата ]

североамериканские хвойные породы

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. [19]

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 с воздушным шаром 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+12 на 3+12 дюйма (38 мм × 89 мм). [20]

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 1316  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: частично, обрезной размер доски толщиной 1 дюйм (номинальный) был зафиксирован на уровне 34  дюйма; в то время как обрезной размер пиломатериала толщиной 2 дюйма (номинальный) был уменьшен с 1+58  дюйма к текущему 1+12  дюйма. [21]

Размерные пиломатериалы поставляются в сыром, необработанном состоянии, и для такого вида пиломатериалов номинальные размеры являются фактическими размерами.

Сорта и стандарты

Самая длинная доска в мире (2002) находится в Польше (недалеко от Шимбарка) и имеет длину 36,83 метра (около 120 футов 10 дюймов).

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 . [22]

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. [23]

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) [24] отвечает за написание, интерпретацию и поддержание канадских правил и стандартов классификации пиломатериалов. Канадский совет по аккредитации стандартов пиломатериалов (CLSAB) [25] контролирует качество канадской системы классификации и идентификации пиломатериалов. Их общая аббревиатура классификации, CLS, Canadian Lumber Standard, широко используется в строительной отрасли. [26]

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. [27] [28]

Машинная оценка напряжений и машинная оценка пиломатериалов легко доступны для конечного использования, где высокая прочность имеет решающее значение, например , фермы , стропила , ламинированный материал, 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 каждого куска пиломатериала, чем это возможно с визуально оцененными пиломатериалами, что позволяет проектировщикам использовать полную проектную прочность и избегать избыточного строительства. [29]

В Европе классификация по прочности прямоугольных пиломатериалов/лесоматериалов (как хвойных, так и лиственных) выполняется в соответствии с EN-14081 [30] 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 [33] в соответствии с правилами Sciages Avivés Tropicaux Africains (SATA) и основаны на сплошных рубках, установленных по проценту чистой поверхности. [34]

Североамериканские лиственные породы

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 18  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 – 34 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

Инженерная древесина — это древесина, созданная производителем и предназначенная для определенной структурной цели. Основные категории инженерной древесины: [35]

Различные части и разрезы

Сваи из древесины

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.

Историческое китайское строительство

Согласно предписанию Метода строительства (營造法式), выпущенного правительством династии Сун в начале двенадцатого века, пиломатериалы были стандартизированы по восьми размерам поперечного сечения. [36] 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). [37]

Дефекты пиломатериалов

Дефекты, встречающиеся в пиломатериалах, подразделяются на следующие четыре категории:

Конверсия

В процессе переработки древесины в товарные виды пиломатериалов могут возникнуть следующие дефекты:

Дефекты, вызванные грибками и животными

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:

Природные силы

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 . [38] «Раскол» — это трещина на поверхности древесины, вызванная усыханием внешней части древесины по мере ее выдержки. Расколы могут распространяться на сердцевину и следовать за волокнами. Как и тряска, расколы могут удерживать воду, способствуя гниению. «Раскол» проходит через всю древесину. Расколы и трещины чаще возникают на концах пиломатериалов из-за более быстрого высыхания в этих местах. [38]

Приправа

Выдержка пиломатериалов обычно осуществляется либо в печи, либо на воздухе. Дефекты, вызванные выдержкой, являются основной причиной расколов, прогиба и образования сот. Выдержка — это процесс сушки древесины для удаления связанной влаги, содержащейся в стенках клеток древесины, для получения выдержанной древесины. [39]

Прочность и срок службы

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:

Контроль влажности

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.

Борьба с термитами и другими насекомыми

Для зданий в зонах распространения термитов основные методы защиты, предусмотренные действующими строительными нормами, включают (но не ограничиваются) следующее:

Консерванты

Для обработанной древесины используются специальные крепежи, поскольку в процессе ее консервации используются едкие химикаты.

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. [40]

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. [41] Одна из первых обработок «огнестойкой древесины», которая замедляет пожары, была разработана в 1936 году корпорацией Protexol, при которой древесина интенсивно обрабатывалась солью. [42] 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. [43]

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. [43]

Деревянный каркас

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. [44]

Воздействие пиломатериалов на окружающую среду

Экологическое строительство минимизирует воздействие или «экологический след» здания. Древесина является основным строительным материалом, который является возобновляемым и пополняемым в непрерывном цикле. [43] Исследования показывают, что производство древесины потребляет меньше энергии и приводит к меньшему загрязнению воздуха и воды, чем сталь и бетон. [45] Однако спрос на пиломатериалы обвиняют в вырубке лесов . [46]

Остаточная древесина

Переход от угля к энергии биомассы становится все более распространенной тенденцией в Соединенных Штатах. [47]

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 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. [48]

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.

Воздействие на окружающую среду

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. [49]

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 ). [50]

Преимущества пиломатериалов:

Конец срока службы

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. [53]

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. [54]

В экономике замкнутого цикла

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. [ необходима цитата ]

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. [55] 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. [ требуется цитата ]

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 выброшены при его производстве. [ необходима цитата ]

Одно из исследований, проведенных в Гонконге [55], 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:

  1. Во-первых, правила, поддерживающие использование переработанной древесины. Например, установление стандартов сортировки и введение штрафов за неправильную утилизацию, особенно в секторах, где образуется большое количество древесных отходов, таких как строительство и снос зданий.
  2. Во-вторых, создание более сильной силы предложения. Этого можно достичь путем улучшения протокола и технологии сноса и расширения рынка вторичного сырья с помощью круговых бизнес-моделей.
  3. В-третьих, повысить спрос, введя стимулы для строительного сектора и новых домовладельцев использовать переработанную древесину. Это может быть в форме сниженных налогов на строительство нового здания.

Вторичное сырье

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:

Сбор веток и листьев для использования в качестве удобрений
Древесина проходит несколько стадий обработки, прежде чем пиломатериалы желаемых форм, размеров и стандартов будут достигнуты для коммерческого использования. Этот процесс создает много отходов, которые в большинстве случаев игнорируются. Но поскольку это органические отходы, положительным аспектом таких отходов является то, что их можно использовать в качестве удобрения или для защиты почвы в суровых погодных условиях.
Утилизация древесной щепы для выработки тепловой энергии
Отходы, образующиеся при производстве пиломатериалов, могут быть использованы для производства тепловой энергии. Изделия из пиломатериалов после окончания срока службы могут быть переработаны в щепу и использованы в качестве биомассы для производства тепловой энергии. [56] Это выгодно для отраслей, которым требуется тепловая энергия.

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. [55]

Смотрите также

Пояснительные записки

  1. ^ Поскольку обработка дорогих твердых пород древесины гораздо сложнее и затратнее, а также поскольку нечетная ширина может быть сохранена и может быть использована для изготовления таких поверхностей, как боковина шкафа или столешница, соединенных из множества меньших по ширине досок, промышленность обычно выполняет только минимальную обработку, сохраняя как можно большую ширину доски. Это оставляет выборку и решения по ширине полностью в руках мастера, строящего шкафы или мебель из досок.
  2. ^ В четвертной толщине, то есть толщина и ширина, которые выходят из-под стола лесопилки. Поскольку длина больше всего зависит от температуры, доски из твердой древесины в США часто имеют немного большую длину.
  3. ^ Небольшой набор указанных длин: Доски из твердой древесины фиксированной длины в Соединенных Штатах наиболее распространены в длинах 4–6 футов (1,2–1,8 м), с хорошим представительством длины 8 футов (2,4 м) в различных ширинах, и несколько ширин с редкими размерными размерами до 12 футов (3,7 м) длины. Часто более длинные размеры необходимо заказывать специально.
  4. ^ Фиксированная длина досок применяется не во всех странах; например, в Австралии и США многие доски из твердой древесины продаются на лесозаготовительных складах пачками с общим профилем ширины (размерами), но не обязательно состоящими из досок одинаковой длины.

Ссылки

  1. ^ "Европейский рынок древесины - Цены на древесину и изделия из дерева в Европе -01 – 15 января 2021 г.". www.globalwood.org . Получено 14 ноября 2023 г. .
  2. ^ "Оценка стоимости южной сосны". patscolor.com .
  3. ^ "Твердая древесина против мягкой древесины – разница и сравнение". Diffen.
  4. ^ "Концептуальная справочная база данных для исследования оболочки здания". Архивировано из оригинала 23 февраля 2008 года . Получено 28 марта 2008 года .
  5. ^ «Переработка и дерегулирование: возможности развития рынка» Resource Recycling, сентябрь 1996 г.
  6. ^ "ASTM D6108 – 09 Стандартный метод испытаний на компрессионные свойства пластиковых пиломатериалов и профилей" Комитет ASTM D20.20 по пластиковым пиломатериалам
  7. ^ "SAFPLANK Interlocking Decking System" Архивировано 26.04.2013 на Wayback Machine Strongwell.com
  8. ^ "Drax, субсидии, гринвошинг и сомнительная бухгалтерия". Red Green Labour . 6 сентября 2024 г. Получено 3 октября 2024 г.
  9. ^ «Странная история «Леса»».
  10. ^ "Как пилится лес". Hood Distribution . 19 декабря 2021 г. Получено 18 августа 2022 г.
  11. ^ «Структура японского дома».
  12. ^ "Статистика лесной продукции". Архивировано из оригинала 26 сентября 2022 г. Получено 26 сентября 2022 г.
  13. ^ abc "История лесопильного производства –". Woodchuckcanuck.com . Получено 18 августа 2022 г. .
  14. ^ Картрайт, Марк. «Португальская колонизация Мадейры». Энциклопедия мировой истории . Получено 14 ноября 2023 г.
  15. ^ «Краткая история технологии расколки древесины, часть 3: Ветряная лесопилка, изменившая историю Нидерландов».
  16. ^ «Глава 3 — Эволюция лесной промышленности | Промышленные рабочие мира».
  17. ^ ab "История лесозаготовок в США". 5 апреля 2016 г.
  18. ^ «Дефицит ли древесины? Экономика возобновляемого ресурса». elischolar.library.yale.edu . Получено 10 февраля 2024 г. .
  19. ^ "Naturally:wood". Архивировано из оригинала 22 мая 2016 года.
  20. ^ "Американский стандарт на хвойные пиломатериалы". Roof Online . Получено 27 июля 2018 г.
  21. ^ Смит, Л. В. и Л. В. Вуд (1964). «История стандартов размеров пиломатериалов на складе» (PDF) . Лесная служба Министерства сельского хозяйства США, Лаборатория лесной продукции.
  22. ^ "Американский комитет по стандартам на пиломатериалы: История". www.alsc.org .
  23. ^ "Структурные свойства и эксплуатационные характеристики" (PDF) . woodworks.org . WoodWorks. Архивировано из оригинала (PDF) 26 марта 2020 г. . Получено 7 мая 2017 г. .
  24. ^ "Национальное управление по сортировке пиломатериалов (Канада)". Архивировано из оригинала 11 августа 2011 г.
  25. ^ "CLSAB и качество оценки пиломатериалов". www.clsab.ca . Канадский совет по аккредитации стандартов пиломатериалов.
  26. ^ Дженкинс, Стив (3 сентября 2023 г.). «Что такое древесина CLS и для каких проектов DIY она хороша?». Строительство и ремонт домов . Получено 22 августа 2024 г.
  27. ^ «Минимизация использования пиломатериалов в жилищном строительстве». www.neo.ne.gov . Nebraska Energy Office. Архивировано из оригинала 20 марта 2017 года . Получено 26 августа 2009 года .
  28. ^ "Замещение материалов в жилищном строительстве США" (PDF) . Вашингтонский университет , Школа лесных ресурсов. Архивировано из оригинала (PDF) 20 июня 2010 г.
  29. ^ "Naturally:wood". Архивировано из оригинала 22 мая 2016 года.
  30. ^ Ридли-Эллис, Дэн; Стапель, Питер; Баньо, Ванеса (1 мая 2016 г.). «Сортировка прочности пиломатериалов/лесоматериалов в Европе: объяснение для инженеров и исследователей» (PDF) . Европейский журнал древесины и изделий из древесины . 74 (3): 291–306. doi :10.1007/s00107-016-1034-1. S2CID  18860384.
  31. ^ «Что такое TR26?». Центр науки и технологий древесины. 1 декабря 2015 г.
  32. ^ Ридли-Эллис, Дэн; Гил-Морено, Дэвид; Харт, Аннет М. (19 марта 2022 г.). «Сортировка прочности древесины в Великобритании и Ирландии в 2021 г.». International Wood Products Journal . 13 (2): 127–136. doi : 10.1080/20426445.2022.2050549 . ISSN  2042-6445. S2CID  247578984.
  33. ^ АТИБТ
  34. ^ "Африканские и южноамериканские пиломатериалы". www.fordaq.com . Fordaq SA, The Timber Network . Получено 7 мая 2017 г. .
  35. ^ "Страница Austin Energy, описывающая инженерную конструкционную древесину". Архивировано из оригинала 22 августа 2006 года . Получено 10 сентября 2006 года .
  36. ^ 李, 誡 (1103). 營造法式. Китай: Правительство Сун . Проверено 8 мая 2016 г.
  37. ^ 王, 貴祥. "关于隋唐洛阳宫乾阳殿与乾元殿的平面_结构与形式之探讨".中國建築史論匯刊. 3 : 116.
  38. ^ ab Министерство сельского хозяйства США. "Shake", Энциклопедия древесины . Нью-Йорк: Skyhorse Pub. , 2007. Печать.
  39. ^ karenkoenig (4 апреля 2016 г.). «Понимание и работа с дефектами древесины». Woodworking Network . Получено 12 марта 2018 г.
  40. ^ "WoodWorks Durability and Service Life" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 апреля 2012 г. . Получено 1 июня 2011 г. .
  41. «Дерево, которое сражается». Popular Sciences , март 1944 г., стр. 59.
  42. ^ «Пиломатериалы становятся огнестойкими благодаря обработке солью» Popular Mechanics, апрель 1936 г., слева внизу, стр. 560.
  43. ^ abc "About Treatmented Wood". CWC . Получено 7 мая 2017 г. .[ постоянная мертвая ссылка ]
  44. ^ Рой, Роберт Л. Деревянные каркасы для всех нас. Габриола-Айленд, Британская Колумбия: New Society Publishers, 2004. 6. Печать. ISBN 0865715084 
  45. ^ Липпке, Б., Э. Онейл, Р. Харрисон, К. Ског, Л. Густавссон и Р. Сатре. 2011. Влияние жизненного цикла лесоуправления и использования древесины на смягчение выбросов углерода: известные и неизвестные. Carbon Management 2(3): 303–33. Архивировано 10 ноября 2011 г. в Wayback Machine
  46. Питер Довернь и Джейн Листер, Timber. Архивировано 22 мая 2016 г. в Португальском веб-архиве (Polity Press, 2011).
  47. ^ "EERE News: EERE Network News". Архивировано из оригинала 29 мая 2011 года . Получено 29 марта 2011 года .
  48. ^ Министерство сельского хозяйства США, Министерство энергетики США Биомасса как сырье для биоэнергетической и биопродуктовой промышленности: Техническая осуществимость миллиарда тонн ежегодной поставки, 2005 Краткое изложение. Архивировано 25 августа 2008 г. на Wayback Machine
  49. ^ Робертс, Дэвид (15 января 2020 г.). «Самая горячая новинка в устойчивом строительстве — это, э-э, дерево». Vox . Получено 5 апреля 2024 г.
  50. ^ "Перспективы энергетических технологий 2016 – Анализ". МЭА . Июнь 2016. Получено 8 октября 2021 .
  51. ^ Puettmann, Maureen; Sinha, Arijit; Ganguly, Indroneil (1 сентября 2019 г.). «Энергия жизненного цикла и воздействие на окружающую среду поперечно-ламинированной древесины, изготовленной из прибрежной пихты Дугласа». Журнал зеленого строительства . 14 (4): 17–33. doi :10.3992/1943-4618.14.4.17. ISSN  1552-6100. S2CID  214201061.
  52. ^ "4 факта о массовой древесине". Think Wood . 25 апреля 2018 г. Получено 8 октября 2021 г.
  53. ^ Исследование Агентства по охране окружающей среды по древесным отходам
  54. ^ Крамер, Марлен (2 ноября 2020 г.). «Взгляд на переработку и снос древесины». Центр науки и технологий древесины . Получено 10 февраля 2024 г.
  55. ^ abc de Carvalho Araújo, Кристиан Карин; Сальвадор, Родриго; Моро Пекарски, Кассиано; Сокульски, Карла Кристиан; де Франсиско, Антонио Карлос; де Карвалью Араужо Камарго, Самик Кьене (январь 2019 г.). «Практика циркулярной экономики на деревянных панелях: библиографический анализ». Устойчивость . 11 (4): 1057. дои : 10.3390/su11041057 .
  56. ^ Крамер, Марлен (2 ноября 2020 г.). «Взгляд на переработку и снос древесины». Центр науки и технологий древесины . Получено 7 сентября 2022 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки