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, работавшего 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, прогиба 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 посвящен защите 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 к другим применениям.
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:
Wood is a hygroscopic material, which means it naturally absorbs and releases water to balance its internal moisture content with the surrounding environment. The moisture content of wood is measured by the weight of water as a percentage of the oven-dry weight of the wood fiber. The key to controlling decay is controlling moisture. Once decay fungi are established, the minimum moisture content for decay to propagate is 22 to 24 percent, so building experts recommend 19 percent as the maximum safe moisture content for untreated wood in service. Water by itself does not harm the wood, but rather, wood with consistently high moisture content enables fungal organisms to grow.
The primary objective when addressing moisture loads is to keep water from entering the building envelope in the first place and to balance the moisture content within the building itself. Moisture control by means of accepted design and construction details is a simple and practical method of protecting a wood-frame building against decay. For applications with a high risk of staying wet, designers specify durable materials such as naturally decay-resistant species or wood that has been treated with preservatives. Cladding, shingles, sill plates and exposed timbers or glulam beams are examples of potential applications for treated wood.
For buildings in termite zones, basic protection practices addressed in current building codes include (but are not limited to) the following:
To avoid decay and termite infestation, untreated wood is separated from the ground and other sources of moisture. These separations are required by many building codes and are considered necessary to maintain wood elements in permanent structures at a safe moisture content for decay protection. When it is not possible to separate wood from the sources of moisture, designers often rely on preservative-treated wood.[39]
Wood can be treated with a preservative that improves service life under severe conditions without altering its basic characteristics. It can also be pressure-impregnated with fire-retardant chemicals that improve its performance in a fire.[40] One of the early treatments to "fireproof lumber", which retard fires, was developed in 1936 by the Protexol Corporation, in which lumber is heavily treated with salt.[41] Wood does not deteriorate simply because it gets wet. When wood breaks down, it is because an organism is eating it. Preservatives work by making the food source inedible to these organisms. Properly preservative-treated wood can have 5 to 10 times the service life of untreated wood. Preserved wood is used most often for railroad ties, utility poles, marine piles, decks, fences and other outdoor applications. Various treatment methods and types of chemicals are available, depending on the attributes required in the particular application and the level of protection needed.[42]
There are two basic methods of treating: with and without pressure. Non-pressure methods are the application of preservatives by brushing, spraying, or dipping the piece to be treated. Deeper, more thorough penetration is achieved by driving the preservative into the wood cells with pressure. Various combinations of pressure and vacuum are used to force adequate levels of chemical into the wood. Pressure-treating preservatives consist of chemicals carried in a solvent. Chromated copper arsenate, once the most commonly used wood preservative in North America began being phased out of most residential applications in 2004. Replacing it are amine copper quat and copper azole.
All wood preservatives used in the United States and Canada are registered and regularly re-examined for safety by the U.S. Environmental Protection Agency and Health Canada's Pest Management and Regulatory Agency, respectively.[42]
Timber framing is a style of construction that uses heavier framing elements (larger posts and beams) than modern stick framing, which uses smaller standard dimensional lumber. The timbers are cut from log boles and squared with a saw, broadaxe or adze, and then joined together with joinery without nails. Modern timber framing has been growing in popularity in the United States since the 1970s.[43]
Green building minimizes the impact or "environmental footprint" of a building. Wood is a major building material that is renewable and replenishable in a continuous cycle.[42] Studies show manufacturing wood uses less energy and results in less air and water pollution than steel and concrete.[44] However, demand for lumber is blamed for deforestation.[45]
The conversion from coal to biomass power is a growing trend in the United States.[46]
The United Kingdom, Uzbekistan, Kazakhstan, Australia, Fiji, Madagascar, Mongolia, Russia, Denmark, Switzerland, and Eswatini governments all support an increased role for energy derived from biomass, which are organic materials available on a renewable basis and include residues and/or byproducts of the logging, saw milling and paper-making processes. In particular, they view it as a way to lower greenhouse gas emissions by reducing the consumption of oil and gas while supporting the growth of forestry, agriculture and rural economies. Studies by the U.S. government have found the country's combined forest and agriculture land resources have the power to sustainably supply more than one-third of its current petroleum consumption.[47]
Biomass is already an important source of energy for the North American forest products industry. It is common for companies to have cogeneration facilities, also known as combined heat and power, which convert some of the biomass that results from wood and paper manufacturing to electrical and thermal energy in the form of steam. The electricity is used to, among other things, dry lumber and supply heat to the dryers used in paper-making.
Lumber is a sustainable and environmentally friendly construction material that could replace modern building materials (e.g. concrete and steel) given its structural performance, capacity to fixate CO2 and low energy demand during the manufacturing process.[48]
Substituting lumber for concrete or steel avoids the carbon emissions of those materials. Cement and concrete manufacture is responsible for around 8% of global GHG emissions while the iron and steel industry is responsible for another 5% (half a ton of CO2 is emitted to manufacture a ton of concrete; two tons of CO2 are emitted in the manufacture of a ton of steel).[49]
Advantages of lumber:
An EPA study showed the typical end-of-life scenario for wood waste from municipal solid waste (MSW), wood packaging, and other miscellaneous wood products in the US. Based on the 2018 data, about 67% of wood waste was landfilled, 16% incinerated with energy recovery, and 17% recycled.[52]
A 2020 study conducted by Edinburgh Napier University demonstrated the proportional waste stream of recovered lumber in the UK. The study showed that timber from municipal solid waste and packaging waste made up 13 and 26% of waste collected. Construction and demolition waste made up the biggest bulk of waste collectively at 52%, with the remaining 10% coming from industry.[53]
The Ellen MacArthur Foundation defines the circular economy as "based on the principles of designing out waste and pollution, keeping products and materials in use, and regenerating natural systems."
The circular economy can be considered as a model that aims to eliminate waste by targeting materials, and products at their maximum value of utility and time. In short, it is a whole new model of production and consumption that ensures sustainable development over time. It is related to the reuse of materials, components, and products over a longer life cycle.
Wood is among the most demanding materials, which makes it important to come up with a model of the circular economy. The lumber industry creates a lot of waste, especially in its manufacturing process. From log debarking to finished products, there are several stages of processing that generate a considerable volume of waste, which includes solid wood waste, harmful gases, and residual water.[54] Therefore, it is important to identify and apply measures to reduce environmental contamination, giving a financial return to the industries (e.g., selling the waste to wood chippings manufacturers) and maintaining a healthy relationship between the environment and industries.
Wood waste can be recycled at its end of life to make new products. Recycled chips can be used to make wood panels, which is beneficial for both the environment and industry. Such practice reduces the use of virgin raw materials, eliminating emissions that would have otherwise been emitted in its manufacturing.
One of the studies conducted in Hong Kong[54] was done using life-cycle assessment (LCA). The study aimed to assess and compare the environmental impacts of wood waste management from building construction activities using different alternative management scenarios in Hong Kong. Despite various advantages of lumber and its waste, the contribution to the study of the circular economy of lumber is still very small. Some areas where improvements can be made to improve the circularity of lumber is as follows:
The term secondary raw material denotes waste material that has been recycled and injected back into use as productive material. Lumber has a high potential to be used as a secondary raw material at various stages, as listed below:
Circular economy practices offer effective solutions concerning waste. It targets its unnecessary generation through waste reduction, reuse, and recycling. There is no clear explicit evidence of circular economy in the wood panel industry. However, based on the circular economy concept and its characteristics, there are opportunities present in the wood panel industry from the raw material extraction phase to its end-of-life. Therefore, there lies a gap yet to be explored.[54]
