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木结构建筑物性能——潮湿与耐久性
时间:2012-04-18

      人们通常误认为水是木材的敌人。情况并不是这样。在多雨或潮湿的地方木建筑可以有长期的性能表现。关键在于在设计和建造中当采用以木材为基础的建筑产品时懂得如何控制水分。 

        关于木材与水的一些事实 

        首先,水本身并不损害木材。然而,水维持以木材为食物的生物的生存。木材需要在很长时间内聚集大量水分才能吸引有害生物的注意。事实上,与其他常用建筑材料相比 ,如熟石膏板、干墙、非木质楼板面板、吸声天花板磁砖及室内陈设,木材更不容易因为偶尔浸湿而受到永久损坏。木材可以安全地吸收并释放大量水分。一般来说,一栋建筑物中唯一需要完全防潮的部分是建筑物外壳,特别是屋顶薄膜—它应尽可能排水,但在蓄水时需保持防水性能。如果建筑物面层可以很好地排水,那么我们可以相信建筑物中的其他建筑部件则不一定需要防水。 

        含水率测量的是一块木材中含有多少相对于木材本身重量的水分。我们计算含水率的方法是用木材在完全干燥时的重量除给定木材样本中水的重量。例如,200%的含水率意味着一块木材中水的重量是木材重量的两倍换句话说,它有2/3是水。   

        应该记住19%和28%这两个关键数字。如果木材的含水率等于或小于19%,那么木材被认为是干燥的。木材的含水率在 28%左右时达到纤维饱和,纤维饱和是干缩和腐烂的基准点。除非木材的含水率达到或超过纤维饱和点,否则腐蚀菌一般不会生长。木材在超过纤维饱和点时不会收缩或膨胀。当木材干燥而使其含水率低于28%时,则会有一定的收缩。通过购买烘干(也称为风干)木材可以避免绝大多数的体积变化,这些木材已预先干燥至含水率19%以下,因而已经经过收缩。含水率超过19%的木材被称为湿材或未干燥木材。 

        当木材受潮过久时   

        木材是一种天然的、可生物降解的材料。然而,生物对它的噬食通常必须有水才行。例如,白蚁和真菌就需要水分才能生存。 木材腐烂的原因在与真菌—它们既不是植物又不是动物、而是一种通过孢子繁殖的生物。真菌孢子总是存在于空气中,所以只要气温和 湿度达到可供孢子繁殖的临界点,腐烂便可以开始。在一般的建筑中,木构件的温度和含水率远远低于供腐蚀菌生长的安全界限。只有在建筑物受损而使大量的水进入建筑物组件时,木材才会出现腐烂危险。   

        虽然有几种真菌在木材上生长,但只有少数会摧毁它。在某些情况下,木材霉菌生长迅速,并可能会很快影响到木制品的外观及强度。一些霉菌虽然会借助木材生长,但不会损害木材。霉菌是另一种真菌,它可借助一系列有机基质杂建筑物中生长,例如食物、漆料、纸张、纺织品甚至灰尘,而不仅仅是木材。这些生物引起表面污迹、气味并偶尔使人发生过敏反应。人们在建筑物表面发现这些生物时,最好将它们看作是指示标记 —即它们的存在暴露了需要处理潮湿问题。

已经过收缩的烘干木材使得施工更容易。木材既可在空气中自然风干(盖有S-DRY字样以表示表面干燥),也可在烘干炉中通过热气进行干燥(盖有KD或S-DRY字样)。
建造耐久的木建筑  
在全世界各种气候条件下都可以发现经久耐用的木建筑。在多雨地区,历史性的别具风格的建筑物通常包括排水的构件,如宽悬挑、斜面屋顶及特殊设计的墙体结构。这些凭直觉的设计特点很好地保护了其下面的需保持干燥的木框架。
          
现代建筑物可能包含许多对防水构成挑战的特点:屋顶穿孔、多窗户、平屋顶、阳台以及复杂的建筑外行。为了做到防雨,必须对这些设计构件的细节进行仔细研究及构筑。建筑规范及标准一般将房屋防雨留给设计师及建造商处理。当每个参与建造及拥有此一结构的人都遵循良好的工作惯例,那么木建筑出色的性能就会持续很长时间。 
雨水是应控制的最重要的液态水来源:但是管道漏水也会引起麻烦,发现后应立即进行修理。 
水蒸汽也可以是建筑物中潮湿问题的来源。当水蒸汽接触到冷的表面时就会凝结回液体。这就是为什么抽水马桶的外部会有水。在冷天时,室内空气穿过墙壁缝隙遇到外面墙体时会变冷,这会使空气中的水蒸气在墙内凝结。在热天时,空调房间内潮湿的空气反过来也能引起同样的问题。尽管可能产生的凝结水很少,但建筑设计应该包括预防水蒸气凝结这一功能。解决办法是适当控制穿过建筑物面层的空气和水蒸气。建筑规范和标准通常会有根据气候选用适宜的空气和蒸汽屏障方面的指南。
追求安全的设计  
有时木材受潮是意料之中的—例如甲板、栅栏以及屋面板。用于此目的的传统树种包括北美乔柏、黄柏以及东部白柏,它们都含有抑制甚至杀死真菌的天然物质,因此天生更加耐久。其他树种若以化学防腐剂进行防腐处理,也可被用于潮湿环境。云杉、松树及冷杉等树种一般要经过特别处理,从而使抑制真菌的化学物质在压力下深入木材。经压力化学处理的木材对人体无害,具有出色的耐久性,它们一代一代地被用于甲板、栅栏以及许多其他露天的地方。人们运用它们已经很长时间了,这些经过化学处理的木材安全,而且效果很好。