非洲熱帶雨林地區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

赤道幾內亞克里斯科島五星級水療度假酒店項目位于赤道幾內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個單體區域，地上大部分為1層（總服務區為局部2層），基礎部分為鋼筋混凝土結構，地上主體結構為方木結構，工程主體所需約15 000 m3當地各類木材。

2 木材加工方案對比

2.1 自營加工

自營加工需要在當地建造原木加工車間、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或購買原木。木材在當地采用汽車和輪船進行短途運輸。

2.2 合作（半自營）加工

合作（半自營）加工需要在當地外包原木加工，建造木材干燥車間、木材精加工車間。在當地將原木加工成鋸材后，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。在當地或國內外包原木加工，在國內進行精加工后通過長途海運到當地，在當地采用汽車和輪船進行短途運輸。

2.4 優缺點比較

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

2）合作（半自營）加工方案，原木加工過程質量控制較難，鋸材進場后需加強質量驗收，木材干燥和精加工由項目自施，可保證木結構構件加工質量，但建造生產車間周期略長，一次性投入成本較高。該方案也可充分利用當地林業資源，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，避免了在當地建造生產車間。但加工過程質量不可控，項目需加強木結構構件的進場驗收，一旦出現質量問題，返廠加工周期較長，對于木構件損壞等突發情況不易處理。如在當地外包加工，當地木材廠精加工質量難以滿足項目質量需求，返廠率較高。如在國內進行外包加工，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生變形、開裂等質量問題。

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

3.1 木材自然干燥

依據工程木材構件尺寸和數量選取相應直徑和長度的原木。將原木按樹種、材種、規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良好處進行干燥；雨季時，將木材堆積在四面開放的棚內進行干燥，側面吊以防風簾，以調節空氣的流動，使木材的干燥速度比較緩和。

3.2 開料

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

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單獨進行，此過程中需控制鋸材寬度和厚度均大于規格材厚度10～20 mm作為精加工預留量。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格材300～500 mm作為精加工預留量。

3.3 儲存和運輸

3.3.1 儲存

熱帶雨林地區，氣候高溫多濕，木材易發生開裂。鋸材加工完成后，整體（尤其是端部）均應噴刷木材防裂劑，避免長時間暴露，導致木材發生開裂或霉變。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內噴涂2遍，保證涂至稍滴后自然風干。

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，規格應一致，長度等于材堆寬度。鋸材應單層平鋪，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，應盡量把空缺留在堆內，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，輕小優質的后裝。

3.4 干燥處理

自然風干的鋸材含水率均超過設計要求，需整齊碼放在干燥窯內進行干燥。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（非端側）應留離墻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，應盡量避免在同一窯內烘干。在當地條件下，干燥窯內的干燥處理一般在25 d：

1）預熱處理階段（第1～10天），溫度控制在35～40 ℃之間，根據窯內木材干燥速度調整加濕頻率，硬質木材25 h左右加濕一次，軟質木材約30 h加濕一次，窯內風機每4 h轉換一次。

2）中間處理階段（第10～18天），溫度不大于55 ℃，防止木材發生內裂。

3）后期處理階段（第18～25天），后期窯內溫度24 h控制在65 ℃之內。此階段是排濕階段，排濕時間為5～6 h一次，排濕時風機每4 h轉換一次，排濕時間30 min，排濕后溫度會逐步上升，但不能超過70 ℃，硬質木材后期干燥溫度不應太高，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，干燥窯內放置3～5塊同條件的檢驗板，隨時檢測木材含水率，根據含水率適當調溫。剛出窯的烘干材，應放置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，木材可能發生表縫、端裂、內裂、變形現象。對木材進行刨光、斷頭時，優先選擇開裂嚴重的側面和端部進行加工，刨去預留加工厚度（預留厚度10～20 mm），截去預留加工長度（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，根據圖紙尺寸，改為同材質較小的結構構件或更換處理。

木材干燥后，應放置在陰涼干燥處，打包堆碼。如發現鋸材有輕微變形，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。轉至壓刨機，調整壓刨機高度達到構件所需厚、寬度。找一塊料頭先試壓一下看是否與構件尺寸相符，確認無誤后，進行構件二次刨光。

弧形梁的處理，先用木工平刨機在平行的一個側面找平，根據構件形狀放樣，在弧形梁另一側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。

對于截面較小的構件，可采用四面刨進行刨光、開槽。根據構件截面形狀尺寸，安裝相應刀具，將四面刨調整到構件所需高、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、鋸成規格材（搖臂鋸）

在構件刨光后，找出構件大小面和外漏面，按加工圖尺寸畫出所需長度，用吊截鋸按畫線尺寸把構件兩端多余部分切割掉，在切割構件兩端時要按構件切口的角度把構件位置擺放正確，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，榫頭過大會導致安裝困難。

打孔采用臺式鉆機。將1∶1的沉孔樣板放在構件所需的位置上面卡住，把構件擺在打孔平臺上面，構件要擺放正確，構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，應將構件放置平穩。打磨過程不要用力向下壓，太過用力會導致磨塊邊緣出現凹槽。砂紙一旦粘在一起或是已磨平，應立即更換新的砂紙。拋光機在構件表面來回輕輕打磨2～3遍。對于梁、柱、屋架構件，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件，采用240目、400目、600目砂紙打磨3遍。打磨至觸摸構件表面時，感覺光滑、無波紋為止。

對于弧形部位、轉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，應使用一枚與曲線直徑相當的木模。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。將構件擺放平穩，調整修邊機銑刀深度不大于構件寬度的2%。將基座貼緊下面的木構件后，再慢慢地將銑刀靠向工作物，此時一定要握穩機器，以免回彈。沿加工件邊線均勻運動，進行修邊作業。完成修邊動作后，應先向側向平推使銑刀離開構件，再提起修邊機。

3.8 阻燃、防腐、防蟲處理

在浸泡池內按阻燃防腐劑∶水=1∶4的比例進行稀釋均勻。構件完全加工成型后，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。每次浸泡前根據浸泡木材量，向池內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）進行調配，在料頭上擦拭，進行試驗比對，將不同本色統一調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，然后保持通風自然晾干（圖4）。

圖3 四面刨

圖4 涂刷木蠟油

4 結語

通過赤道幾內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的木結構工程提供了良好的經驗，為進一步開拓海外市場奠定了技術基礎。