木质结构房屋技术资料--木结构保护和维修

木结构保护和维修目录
前言
基础理解
什么是木材
昆虫
真菌
控制木材天然性
潮湿控制
木材作为食物来源
控制环境条件
控制设计，地点，和施工因素
建筑物设计和位置
完工处理
后记
前言
早在文明发展的阶段木结构就成为人类庇护系统的一部分，在那里森林提供了本土和原始的建筑材料。

当时这些结构只是用来为游牧民族作为暂时庇护场所，原木保护和维修不是问题。

然而，随着文明的进步，对长久结构的需求提上日程。

即使在古老的木建筑中，已知的建于公元前700年前的东欧，使用了一定的技术使木结构尽量保持长久。

特别的角槽处能够排水，有机外衣阻挡水的渗透和阻止真菌生长，其它创新如大的屋顶悬臂和石头地基用来保护木屋防止昆虫和真菌腐烂。

这些发明主要基于对木结构持久性的渴望以及当地能够发现的材料。

如今我们在建造原木建筑时有更多选择。

本文的目的是包括古代木结构维护的观点，与当今木屋的实际相结合。

当打算设计，建造，和居住在木结构房屋中，什么样的特征和方法能够保持结构的长久的质量？
基础理解
作为木屋主人，为了保持木屋合理的维护和防止将来耗资维修，了解一些木头的基本常识是很重要的。

保护和维修应该主要依赖地点和地理位置，以及对木材有害的非生物的和生物媒介的了解。

当评估这里列出的信息时，对当地建筑法规和规范的考虑，成功的当地惯例，以及特殊情况必须注意。

美国森林服务站的林业产品实验室出版的Techline出版物围绕耐久力为题，Effect of Climate on Durability of Wood. 这篇报道包括一幅地图，这幅地图标明在美国不同的气候地区需要不同的注意度，以保证木结构的长久性。

International Residential Code for One-& Two-Family Dwellings 第三章也包含有价值的参考信息。

三幅地图比较展现了强烈的相似性和有趣的关联。

除了整个太平洋沿岸表现出低到适中的腐烂可能性之外，腐烂可能性的地图几乎跟Techline 耐久性地图相配。

两幅图说明的是相似湿度和降水的地区。

白蚁地图暗示证明了的蚁群的延伸，但是白蚁活动发生的可能性再次表明跟较强的腐烂可能和气候指数超过35有很大的联系。

让我们开始调查，将注意力集中到希望建立木屋的人们身上。

什么是木材？
木材是由树干构成的细胞材料。

水，丹宁酸，蜡，树脂，淀粉，生物碱，和油类，占据了细胞空隙，奉献出木头的颜色，气味，味道，抗腐性和可燃性。

就像蜂房，主要由死的，空的，管状细胞组成。

这种细胞结构给木材强大的力量，绝缘值，并且允许它保持水分，氧气和营养。

一种有机材料，木头根据湿度和温度的变化在环境中会经常改变含水量，吸收和释放水分。

木头的作用能够为几种昆虫和真菌提供自然食物来源，还能为其它生物提供住所和巢穴。

已经被广泛认可的是，必须给食木昆虫或真菌提供的让它们生存下来的四种因素是——任何一种消除都会保护木材不受它们破坏。

这四种需要的因素是：
食物来源：多糖和碳水化合物组成的细胞墙。

温度：有机体成长的温度范围是23到36摄氏度。

霉菌和边材变色生长温度范围是24到29摄氏度。

氧气：腐烂有机物需要木材中20%的有自由氧。

这是为何木头在水中不会腐烂的原因。

水：腐烂有机物需要木头中28%-30%的含水量，但是某些真菌在20%低含水量的情况下能够维持生存和改变木头颜色。

跟水接触的不受保护的木头从附近饱和纤维（20%-30%的含水量）吸水。

在相对较高湿度下，潮湿的木材干燥的很慢，使木材在较长时间腐烂。

昆虫
树和木头能够被几种生物媒介攻击和破坏，包括昆虫，植物，真菌，细菌，病毒。

细菌和病毒通常作为病原体生长在树里，对紧密材木屋建筑不造成问题。

然而昆虫和真菌，破坏活着
的数目以及建筑原木和板材。

所有木屋协会成员公司要求对房屋木材分级，需要对活树中以及原木中的昆虫和真菌活动的标志有所了解。

主要对木材强度和质量的影响因素是形成判断建筑中特别板材的用处的基础。

比较被真菌腐烂的木头的总量，昆虫破坏很小。

这不是低估昆虫的破坏能力，限制昆虫在原木和板材中的影响。

如果发现昆虫对木材的破坏问题，应该被严谨处理，但是木屋有个跟传统框架房屋相比的巨大优势——白蚁通道和其它昆虫活动能够被看见并且容易处理！在木建筑中昆虫活动的征兆不会在木墙和天花板隐藏。

许多不同类型的昆虫袭击活树或者死树，以及木材。

树皮甲虫，木蜂，吉丁虫，白蚁和木蚁都是森林树木的普通居民，它们也经常在立着的木结构中被发现。

一些昆虫利用木头作为食物和巢穴，如甲虫，老家具甲虫，面粉柱甲虫或只在木头中建窝的像木蚁和木蜂。

可以将破坏结构的昆虫和袭击杀死活树的昆虫做出区分。

第一组包括在通道和木头边材及心材中的种类，如钻孔虫袭击死了的和垂死的树木和木材。

后者，主要是甲虫，一般不经常渗透到边材深部，只是在树干内很形成层吸收营养。

随后在这个阶段杀死树木，只留下在木材周围外表面的雕刻。

根据耐压分级的性质假设木材保持良好，不需要考虑给木材表面做改变。

关于甲虫的任何讨论将最终通向在树的木质部吃住并且攻击木材的各个种类的甲虫。

然而某些甲虫，尤其是圆头和方头虫，能够引起重要的可见的和跟客户相关的问题，这些问题是由于它们大的通道以及经常不定时的在完工的房子里出现造成的，其它小型的通道不会影响到木材的结构完整性。

客户选择的木材由已死的板材构成的应该了解生命圈和甲虫的实际影响。

大多数甲虫在变成为短暂生活的成虫并寻找配偶和新的树立的或死亡的树木产卵之前在木材中度过少于两年的生活。

它们很少会再次袭击之前出现的木材了，所以木材和板材被森林居住者袭击和再次袭击的机率就很遥远。

如果木材依然有通道幼虫存在，如果人类居住者不希望在木材中昆虫婚礼的出现，它们的出现会引发质问和抱怨。

其它的种类，包括木蜂，木蚁和一些甲虫是在目中造窝的，利用木材或者暴露在外的木构件作为窝的地点。

它们的群居活动能够被人们通过喷洒药物和对外部的正常维护处理而阻止或者消除。

在孔洞处洒药或塞上胶能够阻止昆虫进出。

昆虫的再次滋生需要用木材专用杀虫剂来处理。

对昆虫的警惕包括对木材的耐压等级，设计，规格，施工和对木屋维护中使用好的方法，以及定期的技术检测。

这些已经在以下部分中和其它木屋文献中列出。

更多信息参考原木技术信息中控制木蜂和防治白蚁。

问你的木屋代理人他们是怎样重视他们提供材料中的昆虫问题的。

由于是初步的市场地区，木材提供以及种类等，公司的理念是不同的。

当选择一家木屋公司，权衡他们在当地你将建立木屋的地区提供的保护木屋不受昆虫破坏的可能性。

真菌
有三种破坏木材的真菌：霉菌，木材变色和腐烂。

霉菌和木材变色菌吸收包含在木材表面和未干燥的边材里的活细胞里的营养作为食物。

然而它们不会对木材造成结构性破坏，霉菌和木材变色引起木材难看的变色，黑色到灰色，蓝绿色，和白色。

当出现在木头中，导致木材更加吸水，提高木材的含水量引起木材腐烂。

木材变色
真菌利用活着的边材细胞里的内容吸收营养导致变色。

它不会分界细胞壁材料，但是只吸收贮存在几种软木和硬木某些种类边材中的糖分。

也有一些指霉菌，真菌丝状的形体通过细胞一个到另一个细胞，通过存在的细胞壁的孔。

感染的木材会着上蓝色或黑色（很少一部分是紫色或红色），在太阳下会很快褪去。

木材变色对木材强度不会有明显影响，因此对压力等级也不受限制。

它主要的影响是在木材表面，给木材迅速提高的渗透性，会提高吸收到染色
区域的底漆的量。

木材着色对于树立的死松来说最坏是视觉上的缺陷，或者最好，是广受欢迎的特性能够因为化妆因素提高木材的价值。

木材变色或者霉菌能发生在被甲虫袭击的树立的树木上，用木材变色孢子接种这些木材，能够将它们跟先前受影响的树木分开。

通常，这种感染通过树木的利用时间会有好的发展，当真菌需要的湿度变干就会停止蔓延。

木材变色也经常通过空气中孢子萌芽发生在端上和等待加工的木头边上。

这些木材染色可以通过在冬季切割和加工木材来避免，那时候气温比真菌生长需要的低，通过持续保持木材端部和边上的湿润（当有液态水在木材表面真菌不能生长），或者通过流动空气干燥木材表面，很大程度上减缓存在的真菌的进一步生长，阻止空气中携带的孢子的进一步感染。

腐烂真菌
腐烂真菌是能够严重破坏木结构的真菌，这也是为什么灵活的维护步骤如此重要的原因。

腐烂真菌从木材细胞壁纤维素和木质素中吸收食物，将它们分解成单糖为简单的吸收做好准备。

结果从易碎的立方体形状的部分滋生到能够从木材表面延伸到内部的木材海绵体而不同。

在任何外部标志容易看出之前烂木头造成的结构破坏很重要。

实际上接近75%的木材张力在表面变软之前以及木材变硬或变得易碎之前很久可能损失。

在ASTM D-9中腐烂的定义是：
“木材实体由于木头真菌的破坏造成的分解，能够导致变软，强度和重量损失，并且经常会改变质地和颜色。

”
除了视觉观察无法看到由于腐烂而导致的破坏，木纤维强度的损失是腐烂受限制的主要原因。

任何结构等级的木材都不允许有更高级的腐烂。

两种腐烂是：
1.活树腐烂菌生长在活树中，通常袭击树心，当树被砍以后停止树木生长，致其随之死亡。

2.服务腐烂菌生长在死树中（以及利用中的木材中），通常袭击边材，靠潮湿而生长。

活树腐烂不能够在砍伐之后的干燥树木中存在，当板材应用后不能在潮湿的情况下活动。

袋形腐烂病，或啄痕，出现在或者是白色或者是棕色腐烂的木材上，周围被好的正常的木材包围着。

感染区域木材强度的减弱是可以预见的。

因为这个原因，在墙体木材底层的活树腐烂菌分散的碎片如棕色啄痕和白色斑点（都指袋形腐烂病），只要袋形分布好，不造成对木材体积的重要影响。

服务腐烂菌不同的方法。

如果温度或者湿度需求不充足的话这种真菌将进入冬眠，等待更加有力的条件然后开始生长，然后腐烂过程开始。

为了木材分级的目的，真菌腐烂在两个明显的阶段会被看到，初始腐烂和高级腐烂。

初始腐烂是木头表面在开始腐烂阶段的显像，被认为是木材不合季节的轻度颜色改变，木结构没有明显的变软。

初始腐烂的一个阶段，“坚固的红心”仅仅使木材变色，并不严重影响木纤维的强度。

对初始和进一步腐烂的观察由板材的所有表面指导，给予心材，结，裂痕和任何其它的瑕疵更多的注意。

进一步腐烂或者腐败是破坏的延伸，通常很容易判断。

感染区域通常摸上去很软，通常是改变颜色或变白，可能被证明有毒菌，长满孢子结构的厚的垫，真菌或其它真菌子实体。

只有进一步服务腐烂或包含坚固红心或非常受限制的活树腐烂数量被允许在结构层级出现。

识别干燥的，没有感染的木材或板材对以后的腐烂没有免疫很重要。

一旦干燥了，木材被仓促的留在外面或放在与地面接触的地方可能回到纤维饱和点（接近30%含水量），木材细胞壁重新吸收大量的水分使细胞壁饱和。

如果此木材边材外露，或者没有抗腐烂心材，很可能开始腐烂并持续下午直到采取措施再次干燥木材或者将它从水边或地面接触部分移开。

控制木材的自然性
我们能够施加影响的因素只有水和食物来源：木头本身。

水分控制
木结构中的水分来自两种来源之一：树木本身原来的水分，从环境中进入干木中的水分。

木材中的水分一般指它初始含水量，表示成干重的百分比。

活树一般含水量比纤维饱和点高（FSP；一般30%含水量），国内某些品种能高达200%或者更高。

木产品用于一般家庭环境中（如地板），木头干燥到6%-12%，接近内部平均含水量，因此安装后减少由于含水量改变而造成的移动或尺寸改变。

大多数结构板材产品，如2x6桩和2x10地面托梁，干燥到19%到15%的含水量，使之安装后合理的尺寸固定。

由于木结构典型的大的横截面，很难保证整块木材的特定含水量。

当木结构在表面1英寸以内，可能少于20%，内部可能有更高的含水量。

木材含水量很重要，有以下几个原因：
木头随着蒸发会继续失去水分，知道达到跟温度和周围环境相关湿度均衡为止。

这种含水量叫做均衡含水量，或EMC,根据一天一天小小的温度和湿度波动，这两个因素会产生大的季节性的不同。

在95%的湿度下木材含水量预计是高于20%；在50%的湿度下降低到大约9%。

在任何湿度水平相同的情况下，温度越高含水量越低。

尺寸改变很可能由于初始水分的损失而发生，叫做季节的发生重大尺寸改变，被看作是像细胞壁收缩和木质硬化一样的缩水。

当细胞集体缩水可能产生压力释放，可能听到大的响声，在木纹表面出现裂缝。

裂纹延伸放射到木材中心。

向上的表面裂纹将会积攒雨水，必须保护它不使水分进入和/或处理使之消除在木材中有害的潜在水分。

在木材周围环境的温度和相对湿度改变时，当达到初始EMC后，木材也会缩水或者膨胀。

这种缩水和膨胀可见于应用中的风化材，并被看作是运动。

这种运动在木材天气复杂的变化过程中起了重要作用，也导致一些烦恼如粘的门和松的家具接头。

当较高含水量跟高的温度结合时，木材变色真菌使之改变颜色。

在较冷和干燥气候中这个问题就很小了。

当含水量减少时木材的物理特性就会变好。

较少的水分意味着低的重量和较容易处理；外面细胞着色和其它处理更好，内部砂质提高并且变得容易。

每位木屋供应商都鉴于他们生产和提供给客户的木产品都会做一系列的考虑。

为处理含水量，可以用几种选择，每一种在一定时间内提供不同的机会和结果。

一些木屋供应商购买干燥炉干燥木材，这样使木材“提前缩水”，减少木材重量，使它们容易打磨，使含树脂种类的树木的树脂结晶，杀死在活树中的任何昆虫或有机体。

有些公司进一步保证特定含水量，控制炉干时间和相应的周期。

另外的用低含水量（一般20%或低于）的竖立的已死板材打磨。

空气干燥是另外一种普通方法，能够在一段时间内将特定储存的板材在建成建筑之前通过空气流动蒸发水分。

空气干燥的木材根据干燥时间，方法和气候可以有12%到30%的含水量。

一些公司用绿色或者未风化的木材，尽管经常在实际打磨之前部分风干。

“绿色”这个术语用来描述当木材作为原材料到达公司没经过任何减少水分的处理。

这样的公司设计建筑房屋时允许建成后水分流失和缩水。

其它墙木内层压的梁（最小程度含水量）以减少木材缩水，变形，弯曲和裂纹。

木材作为食物来源
跟含水量处理相似，木物供应商考虑到产品关系到控制袭击木材作为食物的昆虫和腐烂真菌，作出决定。

一些控制木材含水量。

一些用化学的木材保护处理过程处理水分。

一些用特别的木材种类阻止由于木材里的萃取物和油类吸引昆虫和菌袭击。

在这些种类中应用中的木材含水量是小问题。

对于木材来说，不是天然抗昆虫和真菌袭击的，EPA 注册的木材防腐剂用来使木头作为不适合的食物来源。

许多木材制造商用防腐剂处理保护木材，防止腐烂，杀死食木害虫。

压力处理是仔细监控的方法，将防腐剂强加到木材细胞结构深处。

木材放在一个长的密封的铁缸里，然后进行处理（通常包括其它方法如生物杀灭剂）。

方法是在一段时间内将缸加压，时间由防腐剂达到最大吸收和渗透来确定。

浸泡处理包括在一段时间内将木产品浸没在水中的方法。

通常，浸泡处理结合溶解的表面生物杀灭剂和防腐剂盐处理真菌。

浸泡处理过程必须溶液温度，盐的浓度（溶液中含有时）平衡，跟生物杀灭剂和其它处理，以及浸泡时间的兼容性。

这平衡影响到盐散播到木材横截面的效果。

局部处理包括生物杀灭剂，防腐剂，增光剂，和撒到或刷到木材表面的其它应用。

大多数局部处理限制在保护细胞外层（达到1/4英寸深）。

如果在运输之前没有提供过，现场的主人或建造者可以提供大多局部处理。

施工过程和施工结束后，保持勤快的注意能够消除潜在的食物来源，是被证明的抗击昆虫袭击的非常便宜的保证。

回填地基之前移开施工现场所有的木头碎片。

将其带到建筑附近时仔细检查柴火，家具，覆盖物。

将柴火贮存在远离木墙的地方，因为食木昆虫和在木头中做窝的昆虫都会从柴火中迁移到墙上。

如上所述，附件Techline 持久性美国地图再版应该被应用来决定国家不同地区维护的要求。

请注意许多建筑材料的指导根据气候和地区的不同而不同。

混凝土是最好的例子。

混凝土的
控制环境条件
除了真菌和昆虫，风化侵蚀也是造成木材产品退化的一个原因。

暴露风化侵蚀的混合物有：紫外线，水分，温度，和风蚀。

根据木材种类，侵蚀过程达到一英寸1/4或者每百分点更多时会减弱。

紫外线—紫外线使木材细胞中的木质素成分分解，提升颜色变化和减少表面木纤维。

浅色木材变黑变灰。

深色木材变白变灰。

这种颜色变化是自然的，正常的，不会造成任何结构变换。

如果灰色木材表面审美观上无吸引力，有色斑点应该被正常的接受。

水分—木材根据湿度水平或降雨带来的持续潮湿而收缩膨胀。

屋顶落水溅到墙上盖板使之持续潮湿，是需要关注的地方。

这只是在高降水地区排水槽需要被推荐的一个原因。

温度—升高的温度加速由于紫外线造成的退化变坏。

对于木屋提高的表面温度增加母材木材内部水分蒸发率，因此造成更多的裂纹。

然后吸水后结冰解冻也会造成裂缝。

磨损—风沙和灰尘的机械作用是表面变坏和木材或外部材料移动的一个因素。

风吹的微粒能起沙尘暴。

控制设计，现场和施工因素
除去进入的潜在水分会帮助对抗墙和地基以及门窗周围的腐烂菌。

无论你选择木建筑材料的来源是哪，以下因素应该考虑。

建筑设计和位置
有重要预防性减少外部维修的成本的步骤。

现场排水和完工等级
首先主要考虑的是建筑地址的选择。

要将木屋建在雨水和融化的雪能够排走的地方。

如果这样做不到，清理建造房屋的地方，在施工之前通过洼地，挡土墙，沟或者地表以下排水管道改变自然排水道。

不要让底层木头与土地接触。

土木结合会大大增加白蚁和腐烂菌的生长机会。

随后，推荐地基墙要建成木材与土壤之间有宽大的距离。

也应该足够高能够阻挡雨水防止雨水溅到木头上。

最后，当规划房子时，用常识防止昆虫通过覆盖物和植被生长繁衍。

墙面保护
雨水甚至凝结水能够从墙面落下，进入到任何墙缝里。

这在门窗周围，裂纹上面和角落处特别敏感。

一些提示：
不要将结构设计在能够留住水的臂架里。

总是提供挡水板作为门窗上方水滴的帽子。

未被发现的从外边饰板流的水能流很远的距离。

给外露的表面的角处提供额外的完成处理，保护木材防止可能持续受潮。

通过一体的木工技术鼓励将排水管离开角。

空气流通能够用来使角处的水分蒸发。

悬臂和檐槽
建造木屋两个有效地特征是宽大的屋顶悬臂和檐槽的安装，因为它们能使屋顶流水离开木墙表面。

这些选择在降水量高的地区尤其需要。

较宽的悬臂能够遮挡太阳和紫外线对墙的照射。

最小的发射推荐一层用18英尺或者更大（24英尺），两层用24英尺或者更大的木材。

原木或木材的结构性屋顶构件应该不允许超出放射屋檐。

如果超出它们将很容易潮湿并腐烂。

空间通风
当你的房子即将施工，确保阁楼和地下室地区能充分通风防止潮气在居住空间聚集。

地下室土壤可以用聚乙烯覆盖减少相对湿度。

施工过程中
施工过程阶段，防止霉菌的破坏影响非常重要。

正如之前提到的，霉菌和木材变色菌使木头更加多孔渗水，要适当护理木材。

建造房屋时要尽量保持木头不受霉菌破坏。

有些生产商用木材防腐剂预先处理木材减少在施工中真菌的发作。

即使它们受过处理，也应该在运输和贮存木产品时小心照顾。

当木材运输时，防止与地面接触互相之间接触，要在它们之间铺上隔离物。

这个步骤，通过木材之间空气流通将帮助释放干木产生的潮湿和热量。

这样以减少真菌袭击的机会。

确保材料堆被覆盖（木材包或透明聚乙烯），如果可能放在阴凉处。

如果霉菌出现必须被除去。

有专门为木屋使用设计的产品。

按照标签说明或者用下面的腐蚀溶液。

戴上护目镜，橡胶手套和必要的着装防止眼睛和皮肤与之接触。

也要保护植物和灌木不与之接触。

一杯磷酸三钠或者未与氨化合的清洁剂
一夸脱家用漂白剂
3夸脱温水。