Column 日本木材的耐久性、阻燃性、抗震性和防蟻技術
日本木材的耐久性、阻燃性、抗震性和防蟻技術
日本人從距今約5,000年前的繩文時代起就開始有計劃地種植和使用樹木。位於日本北部青森縣的三內丸山遺址,將原有的山毛櫸和粗齒櫟木林改種成單純的栗樹林。栗樹不僅果實甘美,作為木材也是一種優良的樹木,據研究,繩文人刻意對栗樹進行了管理和培育。這說明日本人在悠久的歲月中已經人為地修整改造森林,並將採集到的木材運用到生活中。尤其是在第二次世界大戰後,遭受重創的日本需要大量木材來進行重建。因此,在荒廢的群山上種植了日本柳杉和檜木,人工林的面積從1960年前後的570萬公頃左右擴大到80年前後的1,000多萬公頃。而且那個時期種植的樹木經過了50至60年的時間,已經進入了成熟期,大多數森林都進入了砍伐期。
砍伐成熟的森林並營造新的森林,對於全球環境也是至關重要的。樹木在生長過程中吸收大氣中的二氧化碳(CO2),有助於防止地球暖化。即使砍伐成木材後,吸收的二氧化碳也不會被排放出來,只要不燃燒就會被固定在內部。因此,不僅在日本國內,關鍵是砍伐的木材在海外也要能得到有效的利用。日本擁有與樹木一同成長壯大的高度「木材文化」,並且將為在日本砍伐的木材提供先進的加工技術,向海外出口具有高附加價值的木材產品。
日本的許多木材產品以及傳統的燒杉板等,都透過先進的加工技術賦予了優異的耐用性和阻燃性等性能。接下來為大家介紹一些高度加工技術,以及部分具有阻燃性和耐久性的木製產品。
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耐久性、阻燃性和防蟻對策
對於木造建築的住宅,最令人在意的是其耐久性和阻燃性,以及避免白蟻啃食的防蟻技術。那究竟日本的木造住宅的耐久性、阻燃性和防蟻技術的情況如何呢?
對住宅來說,最惡劣的環境是氣溫和濕度出現巨大變化。物質除了熱脹冷縮外, 吸收水分後體積也會膨脹,或是水分減少後體積收縮。而物體的體積脹縮,會使住宅產生縫隙和錯位,從而降低耐久性。另外,濕度高時空氣中的水蒸氣就會變成水,產生結露,而且,這種環境也容易滋生霉菌和雜菌,降低住宅的耐用性。日本夏季的高溫會超過35度,濕度也非常高。而冬季室外會出現降至下雪的零下氣溫,氣候變得非常乾燥。另外,6月至10月,伴隨大量的狂風暴雨,年約20多次颱風出現在日本周邊海域。日本的住宅即使在如此惡劣的環境下,也必須保持其耐久性。
此外,世人皆知日本還是一個地震頻發的國家。地震造成建築物整體的大幅震動,有時劇烈的震動甚至會導致坍塌。地震的震動何時發生無法預測。因此,如果在飯菜烹飪時發生地震,廚房發生火災的可能性很高,所以日本住宅還必須具備阻燃性。
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能夠抵禦多變的氣候、颱風帶來的強風暴雨的「耐久性」;即使發生大地震建築物也不會倒塌的「抗震性」;以及即使地震引發大規模火災也不會坍塌的「阻燃性」,如果不兼備上述三種特性的住宅,在日本就不算是合格的房屋。因此,日本住宅在火災安全和抗震性的相關法律上,有著全球最嚴格的標準。例如,在日本發生火災時,也要以房屋即使不進行滅火仍不會被燒毀、不坍塌作為住宅標準。
另外在抗震標準中,也有項標準要求「地震強度5級左右的中等規模地震出現輕微損壞,地震強度6至7級左右的大規模地震也免於倒塌」。而地震強度5級是沒有固定住的家具會因地震晃動出現移動,如果不抓住東西就難以行走的搖晃狀態。另外,地震強度達到6至7級,就連站立都很困難,門窗會由於地震的搖晃造成建築物變形而無法打開,道路和地面都會處於被震裂的劇烈搖晃狀態。抗震標準則要求日本住宅即使在這種狀態下也不會坍塌。
木造建築還有件令人擔憂的事情是白蟻對木材的啃咬損壞。白蟻以木材為食。因此木造建築有時會蒙受損害。另一方面,日本住宅中經常使用的檜木,樹木本身所含的油分具有很強的殺菌作用,能防止白蟻、霉菌的繁殖並阻礙細菌滋生。而柳杉中心部的芯材,在成長過程中, 曾經輸送水分和營養的管道裡會灌入樹脂和色素,其中含有使樹木腐爛的細菌和白蟻等討厭的成分,使水分和營養不再流經這些通道。因此,使用芯材的柱子和檜木相同,本身就對白蟻、霉菌和細菌具有強勁的抵抗性。
此外,白蟻、霉菌和細菌往往喜歡含有水分的木材。日本的住宅採用高床式結構,將柱子立在地面上,使地面和地板之間留出縫隙,確保通風良好。因此,為了不讓雨水直接接觸地板等部分,修建時就在構造上下了功夫。儘管如此,為了不造成白蟻、霉菌和細菌的危害,日本法律還有規定,在修建木造住宅時必須使用藥劑對土壤進行防蟻處理。此外,木材本身要浸泡不會滋生白蟻、霉菌和細菌的溶劑,才能使用這些木材作為建築材料,進一步採取防蟻和防腐措施。
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因此,日本的木造建築是採用高超的技術和木材加工技術修建的,能夠確保嚴格的耐久性、阻燃性和抗震性標準。同時,針對白蟻、霉菌和細菌侵蝕木材、造成腐爛的重要因素,也採取了徹底的防治措施。