非洲熱帶雨林地區(qū)木材加工的實踐研究

劉光偉 王紅巖 李 偉 李 爭 劉冰潔

中建一局集團裝飾工程有限公司 北京 100161

1 工程背景分析

赤道幾內(nèi)亞克里斯科島五星級水療度假酒店項目位于赤道幾內(nèi)亞共和國克里斯科島，項目占地總面積為488 000 m2，房屋建筑面積12 777.95 m2，有遮擋的平臺及連廊9 649.30 m2，露天平臺泳池瀑布池13 431.19 m2。本工程為群體建筑項目，主要含118個單體區(qū)域，地上大部分為1層（總服務(wù)區(qū)為局部2層），基礎(chǔ)部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上主體結(jié)構(gòu)為方木結(jié)構(gòu)，工程主體所需約15 000 m3當?shù)馗黝惸静摹?/p>

2 木材加工方案對比

2.1 自營加工

自營加工需要在當?shù)亟ㄔ煸炯庸ぼ囬g、木材干燥車間、木材精加工車間。同時，加工的原材料需申請森林采伐手續(xù)或購買原木。木材在當?shù)夭捎闷嚭洼喆M行短途運輸。

2.2 合作（半自營）加工

合作（半自營）加工需要在當?shù)赝獍炯庸ぃㄔ炷静母稍镘囬g、木材精加工車間。在當?shù)貙⒃炯庸こ射彶暮?，采用汽車和輪船進行短途運輸。

2.3 外包加工

外包加工，對原木加工和木材精加工均進行外包。在當?shù)鼗驀鴥?nèi)外包原木加工，在國內(nèi)進行精加工后通過長途海運到當?shù)?，在當?shù)夭捎闷嚭洼喆M行短途運輸。

2.4 優(yōu)缺點比較

1）自營加工方案，生產(chǎn)過程由項目全面管控，加工過程質(zhì)量控制較好，原木出材率較高。但建造生產(chǎn)車間周期較長，在木材加工量較小、不能連續(xù)作業(yè)的情況下，購買或租賃大型機械設(shè)備較多，一次性投入成本過高。該方案可充分利用當?shù)亓謽I(yè)資源，縮短加工周期和運輸周期。

2）合作（半自營）加工方案，原木加工過程質(zhì)量控制較難，鋸材進場后需加強質(zhì)量驗收，木材干燥和精加工由項目自施，可保證木結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工質(zhì)量，但建造生產(chǎn)車間周期略長，一次性投入成本較高。該方案也可充分利用當?shù)亓謽I(yè)資源，縮短加工周期和運輸周期。

3）外包加工方案，所有木材加工均外包，避免了在當?shù)亟ㄔ焐a(chǎn)車間。但加工過程質(zhì)量不可控，項目需加強木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的進場驗收，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，返廠加工周期較長，對于木構(gòu)件損壞等突發(fā)情況不易處理。如在當?shù)赝獍庸ぃ數(shù)啬静膹S精加工質(zhì)量難以滿足項目質(zhì)量需求，返廠率較高。如在國內(nèi)進行外包加工，材料運輸周期過長，難以保證工期目標，同時木材在運輸過程中易發(fā)生變形、開裂等質(zhì)量問題。

通過對比，本工程采用合作（半自營）加工方案。

3 木材加工技術(shù)

3.1 木材自然干燥

依據(jù)工程木材構(gòu)件尺寸和數(shù)量選取相應(yīng)直徑和長度的原木。將原木按樹種、材種、規(guī)格和等級全部進行分類。同時，要排除腐朽、蟲蛀等存在嚴重缺陷的原木。

原木采用自然干燥，無須特別裝置，干燥時間較長（3個月以上）。熱帶地區(qū)空氣濕度較大，平均含水率達到20%～30%時不能再行減低。旱季時，將原木放在室外通風(fēng)良好處進行干燥；雨季時，將木材堆積在四面開放的棚內(nèi)進行干燥，側(cè)面吊以防風(fēng)簾，以調(diào)節(jié)空氣的流動，使木材的干燥速度比較緩和。

3.2 開料

1）根據(jù)木材下料清單對原木擬定切割位置線。此過程要控制色差，對于色差較大處應(yīng)劃定為建筑物隱蔽處（如地梁、龍骨等）的構(gòu)件。色差較小的作為柱子、梁、板等顯露構(gòu)件。

2）先通過帶鋸將原木鋸解并裁邊，形成板材或方木，裁邊時注意每塊鋸材應(yīng)單獨進行，此過程中需控制鋸材寬度和厚度均大于規(guī)格材厚度10～20 mm作為精加工預(yù)留量。然后通過搖臂鋸和圓盤鋸將鋸材鋸解，此過程中需控制鋸材長度大于規(guī)格材300～500 mm作為精加工預(yù)留量。

3.3 儲存和運輸

3.3.1 儲存

熱帶雨林地區(qū)，氣候高溫多濕，木材易發(fā)生開裂。鋸材加工完成后，整體（尤其是端部）均應(yīng)噴刷木材防裂劑，避免長時間暴露，導(dǎo)致木材發(fā)生開裂或霉變。木材防裂劑采用毛刷或噴涂器對木材端面和表面進行封閉。采用噴涂器的噴眼孔徑選擇0.55 mm，15 min內(nèi)噴涂2遍，保證涂至稍滴后自然風(fēng)干。

封面完成后，將鋸材按照樹木品種、類型、使用部位編號后逐層堆碼整齊。上下每層木料間采用隔條間距1 000～1 500 mm隔開。板材厚度在40 mm以下的用25 mm×25 mm的隔條，厚度50 mm以上的用35 mm×35 mm的隔條，規(guī)格應(yīng)一致，長度等于材堆寬度。鋸材應(yīng)單層平鋪，相互緊靠，不可雙層疊放在一起，材堆必須裝成一正六面體，若鋸材長度不一致時，應(yīng)盡量把空缺留在堆內(nèi)，保持端頭齊平。

3.3.2 運輸

將鋸材進行打包，防止在儲存和運輸過程中磕碰、變形。運輸采用隨車吊進行，笨重長大的鋸材先裝，輕小優(yōu)質(zhì)的后裝。

3.4 干燥處理

自然風(fēng)干的鋸材含水率均超過設(shè)計要求，需整齊碼放在干燥窯內(nèi)進行干燥。板、方材碼垛時，留立縫和平縫，立縫為40～50 mm，平縫為25～40 mm，在材堆兩側(cè)（非端側(cè)）應(yīng)留離墻50 cm左右的豎直汽道。不同樹種或同一樹種不同含水率、不同厚度的，應(yīng)盡量避免在同一窯內(nèi)烘干。在當?shù)貤l件下，干燥窯內(nèi)的干燥處理一般在25 d：

1）預(yù)熱處理階段（第1～10天），溫度控制在35～40 ℃之間，根據(jù)窯內(nèi)木材干燥速度調(diào)整加濕頻率，硬質(zhì)木材25 h左右加濕一次，軟質(zhì)木材約30 h加濕一次，窯內(nèi)風(fēng)機每4 h轉(zhuǎn)換一次。

2）中間處理階段（第10～18天），溫度不大于55 ℃，防止木材發(fā)生內(nèi)裂。

3）后期處理階段（第18～25天），后期窯內(nèi)溫度24 h控制在65 ℃之內(nèi)。此階段是排濕階段，排濕時間為5～6 h一次，排濕時風(fēng)機每4 h轉(zhuǎn)換一次，排濕時間30 min，排濕后溫度會逐步上升，但不能超過70 ℃，硬質(zhì)木材后期干燥溫度不應(yīng)太高，達到一定干燥時間（含水率15%～17%）后，緩慢降溫到40 ℃時出窯。

在干燥過程中，干燥窯內(nèi)放置3～5塊同條件的檢驗板，隨時檢測木材含水率，根據(jù)含水率適當調(diào)溫。剛出窯的烘干材，應(yīng)放置5～10 d后再進行加工，以使不均勻的含水率充分擴散，應(yīng)力進一步消除。

3.5 鋸材開裂、變形處理

在干燥過程中，木材可能發(fā)生表縫、端裂、內(nèi)裂、變形現(xiàn)象。對木材進行刨光、斷頭時，優(yōu)先選擇開裂嚴重的側(cè)面和端部進行加工，刨去預(yù)留加工厚度（預(yù)留厚度10～20 mm），截去預(yù)留加工長度（300～500 mm）。刨光、斷頭后仍存在表裂的木料，采用80號砂紙進行打磨，打磨清理后在裂縫處用502膠水填灌，隨即采用同樹種同顏色鋸末進行水平螺旋方向擦拭，沿開裂方向涂抹均勻。對于開裂嚴重的木料，根據(jù)圖紙尺寸，改為同材質(zhì)較小的結(jié)構(gòu)構(gòu)件或更換處理。

木材干燥后，應(yīng)放置在陰涼干燥處，打包堆碼。如發(fā)現(xiàn)鋸材有輕微變形，將此鋸材成拱形向上放置在堆底，下部水平均勻鋪放50 mm×100 mm的墊木（間距1 000～1 500 mm），在堆頂均勻加壓重物。

3.6 精加工

3.6.1 刨光（帶鋸機、平刨機、壓刨機、四面刨）

先采用木工平刨機將鋸材相鄰兩面刨光（圖1），刨光時手稍微用力把板面貼緊靠尺。轉(zhuǎn)至壓刨機，調(diào)整壓刨機高度達到構(gòu)件所需厚、寬度。找一塊料頭先試壓一下看是否與構(gòu)件尺寸相符，確認無誤后，進行構(gòu)件二次刨光。

弧形梁的處理，先用木工平刨機在平行的一個側(cè)面找平，根據(jù)構(gòu)件形狀放樣，在弧形梁另一側(cè)用鉛筆畫出弧形尺寸，通過帶鋸進行弧形的鋸解（圖2）。

圖2 弧形構(gòu)件帶鋸加工

當方木鋸材較大，無法使用壓刨機進行加工時，可通過平刨機找平相鄰兩面后，采用木工精密裁板鋸控制橫截面的截面尺寸。

對于截面較小的構(gòu)件，可采用四面刨進行刨光、開槽。根據(jù)構(gòu)件截面形狀尺寸，安裝相應(yīng)刀具，將四面刨調(diào)整到構(gòu)件所需高、寬尺寸，保證開槽深度要求。四面刨一次成型，無需二次刨光（圖3）。

3.6.2 畫線、鋸成規(guī)格材（搖臂鋸）

在構(gòu)件刨光后，找出構(gòu)件大小面和外漏面，按加工圖尺寸畫出所需長度，用吊截鋸按畫線尺寸把構(gòu)件兩端多余部分切割掉，在切割構(gòu)件兩端時要按構(gòu)件切口的角度把構(gòu)件位置擺放正確，保證切口角度是直角或45°角，切口光滑平整、無毛刺。

3.6.3 開槽打孔（帶鋸機、臺式鉆機、搖臂鋸）

槽口采用帶鋸機按畫線開口，鋸口完成后，用鋼卷尺或板尺測量槽心是否居中，寬、厚是否和圖紙尺寸一樣，查看槽心兩邊邊皮大小是否一樣，立柱槽口要大于圈梁榫頭構(gòu)件尺寸1 mm，確認無誤后，用木工鑿子把槽心剃掉。

榫頭按加工圖尺寸用鉛筆畫出構(gòu)件的長度，多余的用吊截鋸鋸掉，再用鉛筆畫出肩、榫，用帶鋸機按照所畫的線鋸切開，形成榫、肩。鋸切完成后看榫頭是否居中，確認榫、肩都符合圖紙要求后，把構(gòu)件從帶鋸機上面撤下來，放在適合人員操作的平臺上面，再用手鋸將兩邊榫、肩鋸掉，形成榫頭，用鋼板尺測量一下榫頭是否小于立柱槽口，榫頭過大會導(dǎo)致安裝困難。

打孔采用臺式鉆機。將1∶1的沉孔樣板放在構(gòu)件所需的位置上面卡住，把構(gòu)件擺在打孔平臺上面，構(gòu)件要擺放正確，構(gòu)件的另一端用支架墊起，保持板面水平，打孔力度要均勻，打孔力度過大容易起毛刺。

3.7 打磨倒角

采用干法打磨。打磨時要使用砂紙順著木材的紋理進行，每一下的打磨距離要長、輕且均勻。平面大面積打磨采用手持拋光機。打磨前，應(yīng)將構(gòu)件放置平穩(wěn)。打磨過程不要用力向下壓，太過用力會導(dǎo)致磨塊邊緣出現(xiàn)凹槽。砂紙一旦粘在一起或是已磨平，應(yīng)立即更換新的砂紙。拋光機在構(gòu)件表面來回輕輕打磨2～3遍。對于梁、柱、屋架構(gòu)件，采用80目、120目砂紙打磨2遍；對于地板等與皮膚直接接觸的構(gòu)件，采用240目、400目、600目砂紙打磨3遍。打磨至觸摸構(gòu)件表面時，感覺光滑、無波紋為止。

對于弧形部位、轉(zhuǎn)角部位等采用手工砂紙打磨。打磨凸起的曲線時，用手指輕壓砂紙，沿著曲線的弧度小心地進行打磨，并且小心不要損壞任何鄰接的表面和邊緣。打磨凹進去的曲線時，應(yīng)使用一枚與曲線直徑相當?shù)哪灸?。將木模用砂紙包裹住，然后沿著曲線的弧度小心地來回打磨。打磨完成后，采用手持修邊機進行倒角。將構(gòu)件擺放平穩(wěn)，調(diào)整修邊機銑刀深度不大于構(gòu)件寬度的2%。將基座貼緊下面的木構(gòu)件后，再慢慢地將銑刀靠向工作物，此時一定要握穩(wěn)機器，以免回彈。沿加工件邊線均勻運動，進行修邊作業(yè)。完成修邊動作后，應(yīng)先向側(cè)向平推使銑刀離開構(gòu)件，再提起修邊機。

3.8 阻燃、防腐、防蟲處理

在浸泡池內(nèi)按阻燃防腐劑∶水=1∶4的比例進行稀釋均勻。構(gòu)件完全加工成型后，堆碼整齊，上下兩層之間采用35 mm×35 mm的隔條間距1 000 mm隔開。采用叉車和吊帶將構(gòu)件堆整體水平地放入阻燃防腐劑藥液池中，常溫浸泡48 h。每次浸泡前根據(jù)浸泡木材量，向池內(nèi)補充等比例稀釋溶液。浸泡完成后取出，自然晾干后進行下一步處理[1-5]。

3.9 色差處理

按照油性色漿配方根據(jù)木材本色，選擇色漿顏色。采用木蠟油和油性色漿（一般選用2～3種顏色）進行調(diào)配，在料頭上擦拭，進行試驗比對，將不同本色統(tǒng)一調(diào)配為較深的那一種木色。

采用擦拭布按螺旋方向擦拭，將色漿推入木纖維導(dǎo)管中，使木紋孔隙、棕眼充分填充，然后順著木紋方向再用干凈的布將表面擦干凈，溝槽部分要特別注意清理徹底。

3.10 涂刷耐候木蠟油

涂刷耐候木蠟油前，采用240目砂紙打磨木料，并清潔干凈。將木蠟油按使用說明充分拌和。第1遍涂刷時，用刷子或者棉布均勻地沿木料紋理方向薄薄地涂上一層耐候木蠟油，等實干并用拋光棉或者600目的砂紙拋光后，可直接涂第2層，然后保持通風(fēng)自然晾干（圖4）。

圖3 四面刨

圖4 涂刷木蠟油

4 結(jié)語

通過赤道幾內(nèi)亞克里斯科島五星級水療度假酒店項目中木材加工的工程實踐研究，為下一步在非洲熱帶雨林地區(qū)的木結(jié)構(gòu)工程提供了良好的經(jīng)驗，為進一步開拓海外市場奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。