木材

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ワシントン州ベリンガムの港、丸太でいっぱい、1972年

材木とも呼ばれる材木は、木材生産の段階である厚板に加工された木材です。材木は主に構造目的で使用されますが、他にも多くの用途があります。

材木は、荒削りで供給されるか 1つまたは複数の面に表面処理されて供給されます。パルプ材の他に粗材は家具の製造や、切断や成形が必要なその他の製品の製造の原料です。低コストであるため、広葉樹ストローブマツアカマツなどの針葉樹を含む多くの樹種で利用できます。[1]

完成した材木は、主に建設業界向けに標準サイズで供給されます。主に針葉樹で、モミトウヒ(総称してトウヒ-パイン-モミ)、スギツガなどの針葉樹から、高品質の広葉樹もあります。フローリング。それは広葉樹よりも針葉樹から作られるのが一般的であり、材木の80%は針葉樹から来ています。[2]

用語

米国とカナダでは、製材された板は材木と呼ばれ、材木は立っている木や伐採された木を表します。[3]

対照的に、英国、他の多くの英連邦諸国、およびアイルランドでは、木材という用語は両方の意味で使用されています。(材木という言葉は、木材に関連して使用されることはめったになく、他のいくつかの意味があります。)

再製造された材木

再製造された材木は、以前に製材された材木の二次または三次処理の結果です。具体的には、工業用または木材包装用にカットされた材木を指します。材木は、通常は一次製材所では処理されない寸法を作成するために、リプソーまたはリソーで切断されます

再製材とは、25 x 300ミリメートル(1 x 12インチ)の広葉樹または針葉樹の材木を2枚以上の薄い全長の板に分割することです。たとえば、長さ3メートル(10フィート)の50 x 100 mm(2 x 4インチ)を同じ長さの2つの25 x 100 mm(1 x 4インチ)に分割すると、再鋸引きと見なされます。

プラスチック製材

構造用材木は、再生プラスチックと新しいプラスチックストックから製造することもできます。その導入は林業によって強く反対されてきました。[4]プラスチック製の材木にグラスファイバーをブレンドすると、その強度、耐久性、および耐火性が向上します。[5]プラスチックガラス繊維構造材は、「 ASTM規格E 84に従ってテストした場合、クラス1の火炎伝播率が25以下」になる可能性があります。これは、ほとんどすべての処理済み木材よりも燃焼が遅いことを意味します。[6]

歴史

木の丸太の変換

丸太は、のこぎり、切り刻み、または分割によって材木に変換されます。リップソーでのこぎりは最も一般的な方法です。なぜなら、のこぎりは、不規則な穀物と大きな結び目を持つ低品質の丸太を使用でき、より経済的だからです。のこぎりにはさまざまな種類があります。

  • プレーンソー(フラットソー、スルーアンドスルー、バスタードソー)–丸太の位置を調整せずに丸太を鋸で挽き、穀物がボードの幅を横切って走ります。
  • クォーターソーイングリフトソーイング–これらの用語は歴史上混同されてきましたが、一般的には材木ソーイングを意味するため、一年生の輪は材木の側面(端ではなく)に適度に垂直です。
  • 箱入りの心臓–は部分の中に残り、露出をある程度許容します。
  • ハートセンター–ログの中心コア。
  • ハートセンターフリー(FOHC)–髄のないサイドカット材。
  • 結び目なし(FOK)–結び目はありません。

寸法材

一般的な50x 100 mm(2 x 4インチ)ボード

寸法材は、標準化された幅と深さにカットされた材木であり、多くの場合、ミリメートルまたはインチで指定されます。大工は、木造建築物の骨組みに寸法材を広く使用しています。一般的なサイズには、2×4(写真)( 2 x 4、およびオーストラリア、ニュージーランド、英国の4 x 2などの他のバリエーション)、2 × 6、および4×4が含まれます。ボードの長さは通常、幅と奥行きとは別に指定されます。したがって、長さが4、8、および12フィートの2×4を見つけることができます。カナダ米国_、材木の標準的な長さは6、8、10、12、14、16、18、20、22、および24フィート(1.8、2.4、3.0、3.7、4.3、4.9、5.5、6.1、6.7、および7.3 m)です。壁のフレーミングには、事前にカットされた「スタッド」の長さが利用可能であり、一般的に使用されます。天井の高さが8、9、または10フィート(2.4、2.7、または3.0 m)の場合、スタッド92で使用できます。+5⁄8インチ( 2.35 m)104+5⁄8インチ( 2.66 m)、および116+5⁄8インチ( 2.96 m)[ 出典]

北米針葉樹

寸法材の単位の長さは、それが製材される木の高さと周囲によって制限されます。一般に、最大長は24フィート(7.32 m)です。木材のストランド、粒子、繊維、またはベニヤを接着剤と一緒に結合して複合材料を形成することによって製造される集成材製品は、一般的な木材建築材料よりも高い柔軟性と優れた構造強度を提供します。[7]

プレカットスタッドは、8フィート、9フィート、および10フィートの天井アプリケーションで使用するためにメーカーによって事前にカットされているため、フレーマーの時間を大幅に節約できます。追加のサイジングを必要とせずに、シルプレートとダブルトッププレートを考慮に入れます。

南北アメリカでは2バイ(2×4、2×6、2×8、2×10、および2×12)は、4×4(89mm×89mm)とともに、インチ単位の従来のボードの厚さにちなんで名付けられました。 )、現代の建設で使用される一般的な材木のサイズです。これらは、バルーンフレームプラットフォームフレームのハウジングなどの一般的な構造の基本的な構成要素です。針葉樹から作られた寸法材は通常、建設に使用されますが、広葉樹の板は、キャビネットや家具の製造によく使用されます。

材木の公称寸法完成した材木の実際の標準寸法よりも大きいです。歴史的に、公称寸法は、グリーン(乾燥していない)の粗い(未完成の)ボードのサイズでしたが、最終的には乾燥とプレーニング(木材を滑らかにするため)によって完成した材木が小さくなりました。現在、規格では最終的な完成寸法が指定されており、工場はそれらの最終的な寸法を達成するために必要なサイズに丸太をカットします。通常、そのラフカットは公称寸法よりも小さくなります。これは、最新のテクノロジーによってログをより効率的に使用できるためです。たとえば、「2×4」ボードは、歴史的に、実際には2 x 4インチ(51mm×102mm)の緑色の粗いボードとして始まりました。乾燥して平削りした後は、標準外の量だけ小さくなります。今日、「2×4」1+1⁄2 x 3 _ _+1⁄2インチ(38mm × 89mm)。[8]

北米の針葉樹の寸法材のサイズ
名目 実際 名目 実際 名目 実際 名目 実際 名目 実際
インチ インチ んん インチ インチ んん インチ インチ んん インチ インチ んん インチ インチ んん
1×2 3⁄4 × 1 _  _ +1⁄2 _ _ 19×38 2×2 1+1⁄2  ×  1 _ _+1⁄2 _ _ 38×38      
1×3 3⁄4 × 2 _  _ +1⁄2 _ _ 19×64 2×3 1+1⁄2 × 2  _  _+1⁄2 _ _ 38×64      
1×4 3⁄4 × 3 _  _ +1⁄2 _ _ 19×89 2×4 1+1⁄2 × 3 _  _ +1⁄2 _ _ 38×89 4×4 3+1⁄2 × 3 _  _ +1⁄2 _ _ 89×89    
1×5 3⁄4 × 4  _  _+1⁄2 _ _ 19×114        
1×6 3⁄4 × 5 _  _ +1⁄2 _ _ 19×140 2×6 1+1⁄2 × 5 _  _ +1⁄2 _ _ 38×140 4×6 3+1⁄2 × 5 _  _ +1⁄2 _ _ 89×140 6×6 5+1⁄2 × 5 _  _ +1⁄2 _ _ 140×140  
1×8 3⁄4 × 7 _  _ +1⁄4 _ _ 19×184 2×8 1+1⁄2 × 7 _  _ +1⁄4 _ _ 38×184 4×8 3+1⁄2 × 7 _  _ +1⁄4 _ _ 89×184   8×8 7+1⁄2 × 7 _  _ +1⁄2 _ _ 191×191
1×10 3⁄4 × 9 _  _ +1⁄4 _ _ 19×235 2×10 1+1⁄2 × 9 _  _ +1⁄4 _ _ 38×235      
1×12 3⁄4 × 11 _  _ +1⁄4 _ _ 19×286 2×12 1+1⁄2 × 11 _  _ +1⁄4 _ _ 38×286      

前に述べたように、標準がグリーン材を完全な公称寸法にすることを要求したときよりも、与えられた完成サイズを生産するために必要な木材は少なくて済みます。ただし、特定の公称サイズの完成材の寸法でさえ、時間の経過とともに変化しています。1910年には、典型的な完成した1インチ(25 mm)のボードは13⁄16インチ21  mm)でした。1928年には、それは4%減少し、1956年にはさらに4%減少しました。1961年、アリゾナ州スコッツデールでの会議で、勾配の簡素化と標準化に関する委員会は、現在の米国の標準に同意しました。1インチ(公称)ボードのドレスサイズは3⁄4インチに固定されまし 。一方、2インチ(公称)材木のドレスサイズは1から縮小されました+ 現在の1に対して5⁄8インチ+1⁄2インチ 。 _ [9]

寸法材は未完成の緑色で入手でき、その種類の材木では、公称寸法が実際の寸法になります。

グレードと基準

世界で最も長い厚板(2002年)はポーランドにあり、長さは36.83メートル(約120フィート10インチ)です。

個々の材木は、結び目、木目の傾斜、揺れ、その他の自然の特性に関して、さまざまな品質と外観を示します。したがって、強度、有用性、および価値が大幅に異なります。

米国で材木の国家基準を設定する動きは、1924年に材木の寸法、等級、および含水率の仕様を設定したAmerican LumberStandardの発行から始まりました。また、検査および認定プログラムも開発しました。これらの基準は、他の建設製品との木材の競争力を維持することを目的として、製造業者や流通業者の変化するニーズを満たすために長年にわたって変更されてきました。現在の基準は、米国商務長官によって任命されたアメリカ製材基準委員会によって設定されています。[10]

視覚的に等級付けされた構造製品のほとんどの種とグレードの設計値は、強度低下特性、荷重持続時間、安全性、およびその他の影響要因の影響を考慮したASTM規格に従って決定されます。適用される基準は、 USDA林産物研究所と協力して実施された試験の結果に基づいています。木造建築のANSI / AF&PANationalDesignSpecification®の補足である木造建築の設計値は、モデル建築基準によって認識されるこれらの材木設計値を提供します。[11]

カナダには、顧客に均一な品質を保証するために、同様の木材を製造する工場間の基準を維持する等級付け規則があります。グレードは、さまざまなレベルで木材の品質を標準化し、バイヤーによるグレーディング、出荷、および荷降ろし時の含水率、サイズ、および製造に基づいています。National Lumber Grades Authority(NLGA)[12]は、カナダの材木等級付けの規則と基準を作成、解釈、および維持する責任があります。Canadian Lumber Standards Accreditation Board(CLSAB)[13]は、カナダの材木等級付けおよび識別システムの品質を監視しています。

1世紀以上前に一般的だった成長の遅い原生林から、今日の商業林で一般的になっている成長の早いプランテーションまで、米国の木材資源の歴史的変化によって、長期にわたって材木の品質を維持する試みが困難になっています。結果として生じる木材の品質の低下は、木材産業と消費者の両方にとって懸念事項であり、代替建設製品の使用が増加しています。[14] [15]

トラス垂木、ラミネートストック、Iビーム、ウェブジョイントなど、高強度が重要となる最終用途では、機械応力定格および機械評価済みの材木をすぐに利用できます。機械の等級付けは、曲げ強度などの対象の構造特性と相関する剛性や密度などの特性を測定します。その結果、視覚的に傾斜した材木よりも各材木の強度をより正確に理解できるため、設計者は完全な設計強度を使用して、過剰な建物を避けることができます。[16]

ヨーロッパでは、長方形の製材(針葉樹と広葉樹の両方)の強度等級付けはEN-14081 [17]に従って行われ、一般にEN-338で定義されたクラスに分類されます。針葉樹の場合、一般的なクラスは(強度が増すにつれて)C16、C18、C24、およびC30です。広葉樹専用のクラスもあり、最も一般的に使用されているクラス(強度を上げる)は、D24、D30、D40、D50、D60、およびD70です。これらのクラスの場合、数値は、必要な5パーセンタイル曲げ強度(ニュートン/平方ミリメートル)を示します。集成材での使用を目的とした張力に基づくTクラスを含む、他の強度クラスがあります

アフリカおよび南アメリカの製材の等級付け規則は、SciagesAvivésTropicauxAfricains(SATA)の規則に従って、ATIBT [19]によって開発され、透明な表面のパーセンテージによって確立された透明な挿し木に基づいています。[20]

北米の広葉樹

北米では、広葉樹から作られた寸法材の市場慣行[a]、針葉樹の販売と仕様に使用される標準化された標準化された「寸法材」のサイズとは大きく異なります。 2つの(より広い)面側に。広葉樹ボードにも平面が付属している場合、通常、指定された厚さのランダムな幅(通常は針葉樹の寸法の木材のフライス盤に一致)とややランダムな長さの両方があります。しかし、これらの古い(従来の)状況に加えて、近年、一部の製品ラインは、標準の在庫サイズのボードも販売するように拡大されています。これらは通常、大型店で小売りされます指定された長さの比較的小さなセットのみを使用します。[c]すべての場合において、広葉樹はボードフィート(144立方インチまたは2,360立方センチメートル)で消費者に販売されますが、その測定値は小売業者の針葉樹には使用されません(購入者の認識に基づいて)。[d]

北米の広葉樹の寸法材のサイズ
公称(粗挽きサイズ) S1S(片面表面) S2S(両面に表面処理)
1⁄2インチ_ _ 3⁄8インチ  9.5 mm) 5⁄16インチ  7.9 mm)
5⁄8インチ_ _ 1⁄2インチ  13 mm) 7⁄16インチ(11  mm)
3⁄4インチ_ _ 5⁄8インチ(16  mm) 9⁄16インチ(14  mm)
1インチ または4⁄4インチ 7⁄8インチ  22 mm) 13⁄16インチ(21  mm)
1+1⁄4インチまたは5⁄4インチ_ _ _ 1+1⁄8インチ  29 mm) 1+1⁄16インチ  27 mm)
1+1⁄2インチまたは6⁄4インチ_ _ _ 1+3⁄8インチ  35 mm) 1+5⁄16インチ  33 mm)
2インチまたは 8⁄4インチ 1+13⁄16インチ  46 mm) 1+3⁄4インチ(44 mm
3インチ または12⁄4インチ 2+13⁄16インチ  71 mm) 2+3⁄4インチ  70 mm)
4インチ または16⁄4インチ 3+13⁄16インチ  97 mm) 3+3⁄4インチ  95 mm)

また、北米では、広葉樹材は一般的に「クォーター」システムで販売されます。4/4(4クォーター)は1インチ厚(25 mm)のボード、8/4(8クォーター)は2インチ厚(51 mm)のボードなどを指します。この「クォーター」システムはめったにありません。針葉樹材に使用されます。針葉樹のデッキは、実際には1インチの厚さであるにもかかわらず、5/4として販売されることもあります(モーターを備えたプレーニングの製造段階で 、両側から1⁄8インチまたは3.2 mmのフライスから)。「クォーター」参照システムは、粗挽き広葉樹材の厚さを示すために特に使用される、北米の伝統的な製材業界の命名法です。

荒削りの材木では、材木がまだ粉砕されていないことを即座に明らかにし、機械加工後に実際の厚さとして測定される粉砕寸法の材木との混同を回避します。例– 3⁄4インチ 19 mm、または1x。近年[いつ?]建築家、設計者、建築家は、インサイダーの知識の流行として仕様に「クォーター」システムを使用し始めましたが、指定された材料は材木で仕上げられているため、別々のシステムを混乱させ、混乱を引き起こします。

家具用に伐採された広葉樹は、樹液が樹木で流れなくなった後、秋と冬に伐採されます。春や夏に広葉樹を伐採すると、樹液は木材の自然な色を台無しにし、家具用の木材の価値を低下させます。

集成材

集成材は、製造業者によって作成され、特定の構造目的のために設計された材木です集成材の主なカテゴリーは次のとおりです。[21]

  • 単板積層材(LVL) –LVLは1つで提供されます+9などの深さで3⁄4インチ+1⁄2、11 _ _ _ _+7⁄8、14、16、18、および24インチで、多くの場合2倍または3倍になりますそれらは梁として機能し、除去された支持壁やガレージのドアの開口部、寸法の材木が不十分な場所、および床、壁、または屋根からやや短い場所で重い負荷がかかっている領域など、広いスパンで支持を提供します寸法材が実用的でないスパン。このタイプの材木は、スパン内または端のどこかで穴や切り欠きによって変更されると危険にさらされますが、梁を固定したり、Iジョイストまたは終端する寸法材ジョイストのハンガーを追加したりするために必要な場所に釘を打ち込むことができますLVLビームで。
  • 木製のI-ジョイスト–「TJI」、「Trus Joists」、「BCI」と呼ばれることもあります。これらはすべて木製のI-ジョイストのブランドであり、上層階の床根太や、桟橋の1階の従来の基礎構造にも使用されます。スラブ床構造とは対照的に。それらは長いスパンのために設計されており、壁がそれらの上に整列する場所で2倍になり、時には重い屋根を積んだ支持壁がそれらの上に配置される場所で3倍になります。それらは、配向性ストランドボード(OSB)(または、後で、切断せずにサービスの通過を可能にするスチールメッシュフォーム)で作られたウェビングを間に挟んだ、寸法材で作られた上下の弦またはフランジで構成されます。ウェビングは、メーカーまたはエンジニアの仕様に応じて特定のサイズまたは形状まで取り外すことができますが、小さな穴の場合は、木製のIジョイストには「ノックアウト」が付属しています。ノックアウトは、通常はエンジニアリングの承認なしに簡単に穴を開けることができる、穴の開いた事前にカットされた領域です。大きな穴が必要な場合、通常はウェビングにのみ、スパンの中央3分の1にのみ穴を開けることができます。上弦と下弦は、カットすると完全性が失われます。穴のサイズと形状、および通常は穴自体の配置は、穴を開ける前にエンジニアによって承認される必要があり、多くの領域で、エンジニアが行った計算を示すシートを建物の検査に提供する必要があります穴の前の当局は承認されます。一部のIジョイストは、トラスのようなWスタイルのウェビングで作られているため、切断をなくし、ダクトを通過させることができます。通常、エンジニアリングの承認はありません。大きな穴が必要な場合、通常はウェビングにのみ、スパンの中央3分の1にのみ穴を開けることができます。上弦と下弦は、カットすると完全性が失われます。穴のサイズと形状、および通常は穴自体の配置は、穴を開ける前にエンジニアによって承認される必要があり、多くの領域で、エンジニアが行った計算を示すシートを建物の検査に提供する必要があります穴の前の当局は承認されます。一部のIジョイストは、トラスのようなWスタイルのウェビングで作られているため、切断をなくし、ダクトを通過させることができます。通常、エンジニアリングの承認はありません。大きな穴が必要な場合、通常はウェビングにのみ、スパンの中央3分の1にのみ穴を開けることができます。上弦と下弦は、カットすると完全性が失われます。穴のサイズと形状、および通常は穴自体の配置は、穴を開ける前にエンジニアによって承認される必要があり、多くの領域で、エンジニアが行った計算を示すシートを建物の検査に提供する必要があります穴の前の当局は承認されます。一部のIジョイストは、トラスのようなWスタイルのウェビングで作られているため、切断をなくし、ダクトを通過させることができます。穴のサイズと形状、および通常は穴自体の配置は、穴を開ける前にエンジニアによって承認される必要があり、多くの領域で、エンジニアが行った計算を示すシートを建物の検査に提供する必要があります穴の前の当局は承認されます。一部のIジョイストは、トラスのようなWスタイルのウェビングで作られているため、切断をなくし、ダクトを通過させることができます。穴のサイズと形状、および通常は穴自体の配置は、穴を開ける前にエンジニアによって承認される必要があり、多くの領域で、エンジニアが行った計算を示すシートを建物の検査に提供する必要があります穴の前の当局は承認されます。一部のIジョイストは、トラスのようなWスタイルのウェビングで作られているため、切断をなくし、ダクトを通過させることができます。
    樹皮の下から樹液が流れていることを示す、切りたての丸太
  • フィンガージョイント材–ソリッドディメンションの材木の長さは、通常22〜24フィートに制限されていますが、通常18〜24インチの小さなソリッドピースを使用し、それらを結合することにより、「フィンガージョイント」の手法で長くすることができます。フィンガージョイントと接着剤を一緒に使用して、2×6サイズで最大36フィートの長さにすることができます。プレカットされた壁の間柱では、フィンガージョイントも主流です。また、塗装される非構造広葉樹の手頃な代替品です(染色すると指の関節が見えるままになります)。スタッドの破損が発生する可能性があるため、接着されたジョイントに直接釘付けされないように、建設中に注意が払われます。
  • 集成材の梁– 2×4または2×6のストックから、面を接着して4×12や6×16などの梁を作成することで作成されます。そのため、梁は1つの大きな材木として機能します。したがって、同じサイズの梁で大きくて古い木を収穫する必要がなくなります。
  • 製造されたトラス–トラスは、屋根の垂木や天井の根太(スティックフレーム)の事前に製造された代替品として住宅建設で使用されます。これは、寸法材の支柱や母屋を支柱として使用するよりも、設置が簡単で、屋根を支えるための優れたソリューションと見なされています。米国南部やその他の地域では、寸法のある材木屋根をサポートするスティックフレームが依然として主流です。トラスの主な欠点は、屋根裏スペースの縮小、エンジニアリングと注文に必要な時間、および同じプロジェクトが従来の方法で組み立てられた場合に必要な寸法の材木よりも高いコストです。利点は、人件費の大幅な削減(設置が従来のフレーミングよりも高速)、一貫性、および全体的なスケジュールの節約です。

様々なピースとカット

  • 正方形および長方形の形状:厚板スラットバテンボードラスストラップ(通常3⁄4インチ× 1+1⁄2インチ)、カント 2つの側面で鋸で挽かれた、または大きなサイズに正方形にされ、後で材木に再鋸で挽かれたなど、部分的に鋸で挽かれた丸太。フリッチは、片側または両側で衰弱したカントの一種です)。支柱、(ガート)、間柱垂木根太敷居板壁板など、さまざまな用途で知られています
  • ロッドフォーム:ポール、(ダボ)、スティック(スタッフ、バトン)

木材の山

米国では、杭は主に南部の黄色い松ダグラスファーから切り取られています。処理された杭は、処理が必要な場合、0.60、0.80、および2.50ポンド/立方フィート(9.6、12.8、および40.0 kg / m 3 )のクロム銅ヒ素系の保持で利用できます。

歴史的な中国の建設

宋王朝政府が12世紀初頭に発行した工法(營造法式)の規定により、木材は8つの断面寸法に標準化されました。[22] 木材の実際の寸法に関係なく、幅と高さの比率は1:1.5に維持されました。単位は宋王朝インチ(31.2 mm)です。

クラス 高さ 使用
1位 9 6 幅11または9ベイの大広間
2位 8.25 5.5 幅7または5ベイの大広間
3位 7.5 5 幅5または3ベイの大広間または幅7または5ベイのホール
4位 7.2 4.8 幅3ベイの大広間または幅5ベイのホール
5位 6.6 4.4 グレートホール3つの小さなベイ幅またはホール3つの大きなベイ幅
6日 6 4 塔と小さなホール
7日 5.25 3.2 塔と小さな大広間
8日 4.5 3 小さな塔と天井

8等よりも小さい材木は「未分類」(等外)と呼ばれていました。材木の幅は1つの「材木」(材木)と呼ばれ、他の構造コンポーネントの寸法は「材木」の倍数で引用されています。したがって、実際の材木の幅が変化するにつれて、各スケールの特定の数値に頼ることなく、他のコンポーネントの寸法を簡単に計算できました。同様の用途の材木の寸法は、スイ王朝(580–618)から近世にかけて徐々に減少していることを示しています。隋時代のファーストクラスの材木は15×10(隋王朝インチ、または29.4mm)として再建されました。[23]

材木の欠陥

材木で発生する欠陥は、次の4つの部門に分類されます。

変換

木材を商業形態に変換するプロセス中に、次の欠陥が発生する可能性があります。

  • チップマーク:この欠陥は、木材の仕上げ面にチップによって配置されたマークまたはサインによって示されます
  • 斜めの木目:木材の不適切な鋸引き
  • 破れた粒子:工具の落下により、仕上げ面に小さなへこみが生じた場合
  • 衰退:完成品に元の丸みを帯びた表面が存在する

菌類や動物による欠陥

これらの条件がすべて存在する場合、菌類は材木を攻撃します。

  • 木材の含水率は、乾燥重量ベースで25%を超えています
  • 環境は十分に暖かいです
  • 酸素(O 2)が存在します

水分が25%未満(乾燥重量ベース)の木材は、何世紀にもわたって腐敗しません。同様に、水中に沈められた木材は、酸素の量が不十分な場合、菌類による攻撃を受けない可能性があります。

菌類の材木の欠陥:

以下は、通常、材木の腐敗の原因となる 昆虫軟体動物です。

自然の力

材木の欠陥を引き起こす原因となる2つの主な自然の力があります:組織の異常な成長と破裂です。組織の破裂には、「揺れ」と呼ばれる木材のひび割れや裂け目が含まれます。「リングシェイク」、「ウィンドシェイク」、または「リング障害」とは、立っているときまたは伐採中に、木目が成長リングの周りで分離することです。揺れは材木の強度を低下させる可能性があり、したがって外観は材木のグレードを低下させ、水分を捕捉して腐敗を促進する可能性があります。カナダツガはリングシェイクがあることで知られています。[24]「チェック」とは、木材の外側が季節ごとに収縮することによって引き起こされる、木材の表面のひび割れです。小切手は髄にまで及ぶ可能性があります穀物に従ってください。シェイクのように、小切手は腐敗を促進する水を保持することができます。「スプリット」は材木をずっと通り抜けます。チェックとスプリットは、これらの場所でより急速に乾燥するため、材木の端でより頻繁に発生します。[24]

調味料

木材の調味料は、通常、窯または風乾のいずれかです。調味料による欠陥は、裂け目、曲がり、蜂の巣の主な原因です。調味料とは、木材を乾燥させて、木材セルの壁に含まれる結合水分を取り除き、味付けされた木材を製造するプロセスです。[25]

耐久性と耐用年数

適切な条件下で、木材は優れた持続的な性能を提供します。ただし、真菌の活動や昆虫の損傷など、耐用年数に対するいくつかの潜在的な脅威にも直面しています。これらはさまざまな方法で回避できます。国際建築基準法のセクション2304.11は、 腐敗とシロアリに対する保護に取り組んでいます。このセクションでは、地上で使用される木材などの非住宅建築用途(たとえば、フレーミング、デッキ、階段など)、およびその他の用途の要件について説明します。

耐久性の危険から木枠構造を保護し、建物の耐用年数を最大にするための4つの推奨方法があります。すべて適切な設計と構造が必要です。

  • 崩壊を避けるための設計技術を使用した水分の制御
  • シロアリやその他の昆虫を効果的に防除する
  • 必要に応じて、圧力処理された、または自然に耐久性のある樹種などの耐久性のある材料を使用する
  • 適切なメンテナンス方法を使用して、設計および建設中、および建物の耐用年数全体にわたって品質保証を提供します

水分管理

木材は吸湿性の素材です。つまり、自然に水分を吸収および放出して、内部の水分含有量と周囲の環境とのバランスを取ります。木材の含水率は、木の繊維のオーブン乾燥重量のパーセンテージとしての水の重量によって測定されます。腐敗を制御するための鍵は、水分を制御することです。腐朽菌が定着すると、腐朽が伝播するための最小含水率は22〜24%であるため、建築専門家は、使用中の未処理木材の最大安全含水率として19%を推奨しています。水自体は木材に害を及ぼすことはありませんが、水分含有量が一貫して高い木材は、真菌生物の成長を可能にします。

湿気の負荷に対処する際の主な目的は、最初に水が建物の外壁に入らないようにし、建物自体の水分含有量のバランスをとることです。受け入れられている設計と構造の詳細による湿気制御は、木造建築物を腐敗から保護するための簡単で実用的な方法です。濡れたままになるリスクが高い用​​途では、設計者は、自然に腐敗しにくい樹種や防腐剤で処理された木材などの耐久性のある材料を指定します。クラッディング帯状疱疹敷居プレート、露出した木材または集成材の梁は、処理された木材の潜在的な用途の例です。

シロアリや他の昆虫を防除する

シロアリ地帯の建物の場合、現在の建築基準法で扱われている基本的な保護慣行には、次のものが含まれます(ただしこれらに限定されません)。

  • 適切な排水を提供するために、基礎から離れて建築現場を傾斜させる
  • 6ミルのポリエチレンフィルムでクロールスペースの露出した地面を覆い、地面と上のフレーム部材の下部(梁または桁まで12インチ、18インチから根太または厚板の床材)
  • 木と露出した土の間に少なくとも6インチ(150 mm)の空きスペースがあるように、コンクリート橋脚で柱柱を支えます。
  • 露出した土の少なくとも8インチ上にある外壁に木製のフレームと外装を設置する。完成したグレードから少なくとも6インチの位置にサイディングを配置する
  • 必要に応じて、地域の建築基準法に従ってクロールスペースを換気します
  • 埋め戻す前に、現場から建材のスクラップを取り除きます。
  • 地域の規制で許可されている場合は、地下のシロアリに対する保護を提供するために、承認されたシロアリ駆除剤で基礎周辺の土壌を処理します

防腐剤

保存工程で腐食性化学物質が使用されるため、処理済みの木材には特殊な留め具が使用されます。

腐敗やシロアリの蔓延を防ぐために、未処理の木材は地面やその他の水分源から分離されます。これらの分離は多くの建築基準法で要求されており、腐敗防止のために恒久的な構造物の木材要素を安全な含水率に維持するために必要であると考えられています。木材を水分源から分離できない場合、設計者は防腐剤で処理された木材に頼ることがよくあります。[26]

木材は、その基本的な特性を変えることなく、過酷な条件下での耐用年数を改善する防腐剤で処理することができます。また、火災時の性能を向上させる難燃性化学物質を圧力含浸することもできます。[27]火災を遅らせる「耐火材」の初期の処理の1つは、1936年にProtexol Corporationによって開発されました。この処理では、材木は塩で大量に処理されます。[28] 濡れたからといって劣化することはありません。木が壊れたとき、それは生物がそれを食べているからです。防腐剤は、これらの生物が食物源を食べられないようにすることによって機能します。適切に防腐処理された木材は、未処理の木材の5〜10倍の耐用年数を持つことができます。保存木材は、枕木、電柱、海洋杭、デッキ、柵、その他の屋外用途に最もよく使用されます。特定の用途に必要な属性と必要な保護レベルに応じて、さまざまな処理方法と化学物質の種類を利用できます。[29]

治療には2つの基本的な方法があります:圧力をかける場合と行わない場合です。非圧力法とは、処理する部品をブラッシング、スプレー、または浸漬することによって防腐剤を塗布することです。防腐剤を圧力で木材セルに押し込むことにより、より深く、より完全な浸透が達成されます。圧力と真空のさまざまな組み合わせを使用して、適切なレベルの化学物質を木材に押し込みます。圧力処理防腐剤は、溶剤に含まれる化学物質で構成されています。北米で最も一般的に使用されている木材防腐剤であったクロム銅ヒ素は、2004年にほとんどの住宅用途から段階的に廃止され始めました。これを置き換えるのは、アミン銅クアットと銅アゾールです。

米国とカナダで使用されているすべての木材防腐剤は、米国環境保護庁とカナダ保健省の害虫管理および規制庁によってそれぞれ登録され、安全性について定期的に再検査されています。[29]

木骨造

木骨造は、寸法のある材木を使用する現代のスティックフレームよりも重いフレーム要素を使用する構造のスタイルです。材木は元々、広軸または釿で四角にされた木のであり、釘なしで建具で結合されていました。現代の木骨造は、1970年代から米国で人気が高まっています。[30]

材木の環境への影響

グリーンビルディングは、建物の影響または「環境フットプリント」を最小限に抑えます。木材は、継続的なサイクルで再生可能で補充可能な主要な建築材料です。[29]研究によると、木材の製造は、鉄鋼やコンクリートよりもエネルギーの使用量が少なく、大気汚染や水質汚染が少ないことが示されています。[31]しかし、材木の需要は森林伐採のせいにされています。[32]

残材

石炭からバイオマス発電への転換は、米国で成長傾向にあります。[33]

英国、ウズベキスタン、カザフスタン、オーストラリア、フィジー、マダガスカル、モンゴル、ロシア、デンマーク、スイス、スワジランドの各政府はすべて、再生可能ベースで利用可能な有機材料であり、残留物や残留物を含むバイオマス由来のエネルギーの役割の拡大を支持しています。または伐採、製材、製紙プロセスの副産物。特に、彼らはそれを、林業、農業、および農村経済の成長を支援しながら、石油とガスの消費を削減することによって温室効果ガス排出量を削減する方法と見なしています。米国政府の調査によると、国の森林と農地を合わせた資源は、現在の石油消費量の3分の1以上を持続的に供給する力を持っています。[34]

バイオマスはすでに北米の林産物産業にとって重要なエネルギー源です。企業には、熱電併給とも呼ばれるコージェネレーション設備があり、木材や紙の製造で得られたバイオマスの一部を蒸気の形で電気および熱エネルギーに変換するのが一般的です。電気は、とりわけ、材木を乾燥させ、製紙で使用される乾燥機に熱を供給するために使用されます。

環境への影響

材木は、従来の建築材料(コンクリートや鉄鋼など)に取って代わる可能性のある、持続可能で環境に優しい建設材料です。その構造性能、CO 2を固定する能力、および製造プロセス中の低エネルギー需要により、木材は興味深い材料になっています。

コンクリートや鉄鋼の代わりに木材を使用することで、これらの材料の炭素排出を回避できます。セメントとコンクリートの製造は世界のGHG排出量の約8%を占め、鉄鋼業はさらに5%を占めています(1トンのコンクリートを製造するために0.5トンのCO 2が排出され、2トンのCO2  が排出されます。大量の鋼の製造)。[35]

材木の利点:

  • 火災性能:火災の場合、大量の材木の外層は予測可能な方法で炭化する傾向があり、内部を効果的に自己消火してシールドし、激しい火災でも数時間構造の完全性を維持できます。
  • 炭素排出量の削減:建築材料と建設は、世界の温室効果ガス排出量の11%を占めています。正確な量は樹種、林業慣行、輸送費、およびその他のいくつかの要因によって異なりますが、1立方メートルの材木が約1トンのCO2を隔離します[36]
  • 自然断熱材:木材は天然断熱材であり、窓やドアに特に適しています。
  • 建設時間、人件費、廃棄物の削減:プレハブ材の製造が容易で、そこから部品を同時に組み立てることができます(比較的少ない労力で)。これにより、材料の無駄が減り、大量のオンサイト在庫が回避され、オンサイトの中断が最小限に抑えられます。針葉樹材産業によると、「大量の木材の建物は、コンクリートの建物よりも建設が約25%速く、建設交通量が90%少なくて済みます」[37] 。

保守終了

EPAの調査では、米国の都市固形廃棄物(MSW)、木材包装、およびその他のその他の木材製品からの木材廃棄物の典型的な寿命末期シナリオが示されています。2018年のデータに基づくと、木材廃棄物の約67%が埋め立てられ、16%がエネルギー回収で焼却され、17%がリサイクルされました。[38]

エジンバラネピア大学が実施した調査によると、英国で回収された木材の比例した廃棄物の流れは、都市固形廃棄物と包装廃棄物からの木材が収集された廃棄物の13%と26%を占めることを示しています。建設廃棄物と解体廃棄物は合わせて52%で最大の大部分を占め、残りの10%は産業からのものです。[39]

サーキュラーエコノミーの材木

エレンマッカーサー財団は、サーキュラーエコノミーを次のように定義しています。「廃棄物と汚染を設計し、製品と材料を使用し続け、自然システムを再生するという原則に基づいています。」

サーキュラーエコノミーは、有用性と時間の最大値で材料と製品をターゲットにすることによって無駄を排除することを目的としたモデルと見なすことができます。要するに、それは生産と消費の全く新しいモデルであり、長期にわたる持続可能な開発を保証します。これは、より長いライフサイクルにわたる材料、コンポーネント、および製品の再利用に関連しています。

木材は最も要求の厳しい材料の1つであり、サーキュラーエコノミーのモデルを考案することが重要になります。製材業は、特にその製造工程で多くの廃棄物を生み出します。丸太の皮剥ぎから完成品まで、固形木材廃棄物、有害ガス、残留水など、かなりの量の廃棄物を生成する処理のいくつかの段階があります。[40]したがって、環境汚染を減らし、産業に経済的利益をもたらし(例えば、木材チッピングメーカーに廃棄物を販売する)、環境と産業の間の健全な関係を維持するための対策を特定して適用することが重要です。

木材廃棄物は、EoLでリサイクルして新製品を作ることができます。リサイクルされたチップは、環境と産業の両方に有益な木製パネルの製造に使用できます。このような慣行により、未使用の原材料の使用が削減され、製造時に排出されるはずだった排出が排除されます。

香港で実施された研究の1つ[40]は、ライフサイクルアセスメント(LCA)を使用して実施されました。この調査は、香港のさまざまな代替管理シナリオを使用して、建物の建設活動による木材廃棄物管理の環境への影響を評価および比較することを目的としています。材木とその廃棄物にはさまざまな利点がありますが、材木のサーキュラーエコノミーの研究への貢献はまだ非常に小さいです。材木の真円度を改善するために改善できるいくつかの分野は次のとおりです。

  1. まず、再生材の使用をサポートするための規制。たとえば、特に建設や解体のセクターなど、大量の木材廃棄物を生成するセクターでは、等級付け基準を確立し、不適切な処分に対して罰則を適用します。
  2. 第二に、より強力な供給力を生み出す。これは、解体プロトコルと技術を改善し、循環型ビジネスモデルを通じて二次原料市場を強化することで達成できます。
  3. 第三に、建設部門と新しい住宅所有者に再生材を使用するインセンティブを導入することにより、需要を増やします。これは、新しいビルドの建設に対する減税の形をとることができます。

「二次原料」としての材木

二次原料という用語は、リサイクルされ、生産材料として使用するために注入された廃棄物を意味します。木材は、以下のようにさまざまな段階で二次原料として使用される可能性が高いです。

  • 肥料として使用するための枝や葉の回収:

木材は、商業利用のために望ましい形状、サイズ、および基準の木材が達成される前に、複数の処理段階を経ます。このプロセスでは多くの廃棄物が発生しますが、ほとんどの場合無視されます。しかし、有機性廃棄物であるため、このような廃棄物の良い面は、肥料として、または厳しい気象条件で土壌を保護するために使用できることです。

熱エネルギー生成のための木材チップの回収:

製材製品の製造中に発生する廃棄物は、熱エネルギーの生成に使用できます。寿命が尽きた木材製品は、チップにダウンサイクルして、熱エネルギーを生成するためのバイオマスとして使用できます。熱エネルギーを必要とする産業にとって非常に有益です。

サーキュラーエコノミーの実践は、廃棄物に関する効果的な解決策を提供します。廃棄物の削減、再利用、リサイクルを通じて不要な発生を対象としています。ウッドパネル業界では、サーキュラーエコノミーの明確な証拠はありません。ただし、サーキュラーエコノミーの概念とその特性に基づいて、木材パネル業界には、原材料の抽出段階から寿命に至るまでの機会があります。したがって、まだ調査されていないギャップがあります。[40]

も参照してください

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メモ

  1. ^ 高価な広葉樹の作業ははるかに困難で費用がかかり、奇数の幅は保存され、キャビネットの側面やテーブルトップなどの表面を多くの小さな幅から結合するのに役立つ可能性があるため、業界は一般に最小限の処理のみを行い、保存します実行可能な限りのボード幅。これにより、カリングと幅の決定は、ボードを備えた キャビネットまたは家具を構築する職人の手に完全に委ねられます。
  2. ^ 丸太の厚さ、つまり製材所のテーブルから出てくるときの厚さと幅の寸法。長さは温度によって最も変化するため、米国の広葉樹ボードはしばしば少し余分な長さを持っています。
  3. ^ 指定された長さの小さなセット:米国の固定長の広葉樹ボードは、4〜6フィート(1.2〜1.8 m)の長さで最も一般的であり、さまざまな幅で8フィート(2.4 m)の長さを適切に表現します。時折寸法サイズが12フィート(3.7 m)の長さのいくつかの幅。多くの場合、長いサイズは特別注文が必要です。
  4. ^ 固定ボードの長さは、すべての国に適用されるわけではありません。たとえば、オーストラリアと米国では、多くの広葉樹ボードが共通の幅プロファイル(寸法)のパックで材木ヤードに販売されていますが、必ずしも同じ長さのボードで構成されているとは限りません。

参考文献

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さらに読む

外部リンク