现代人误以为，钢筋是现代的，木材是传统的
编辑：admin 日期：2023-03-15 13:13:12 / 人气：
比如，现代人都知道“会使用工具”是人区别于其他大多数动物的特征，却不太注意当时作为工具的器物就是石头和木材，也都知道是火塑造了人类社会，却没有那么关注生火的必备条件，也就是木材的燃烧。
到了近现代，各种新式材料层出不穷，而在我们印象中，木材自然也得退出历史舞台，至少它会变得更次要一些。钢筋是现代的，木材是传统的。某种程度上，这是对的。即便在最需要木材的家具行业，塑料和钢材也在越来越多的地方替代木材。木材当然也在改进中，例如颗粒板、指接板等多种“再造”木材成为新的用材，可塑性强，产量大，能把木材的边角料利用起来，因其低廉，目前已经拥有比实木更大的市场份额。然而，这些局限于室内的，某些物品的木材用途，可能仍然改变不了“木材没有那么重要”的印象。这倒不是说木材在美学上不受欢迎了，其实纵然是瓷砖塑料钢材，也会模仿木材纹路。
在今天，我们走在城市街道，目之所见，皆是由塑料、玻璃、瓷器和钢筋混泥土构造的现代城市世界，唯有在传统的古典建筑之上才可见到久违的木材。木材似乎只在某些领域如音乐器材、实木家具中还保有其地位。
《大都会》（Metropolis，1927）剧照。
且不说木材成本高，易燃性就限制了它参与现代城市世界的建造。不过，或许未必如此？比如，建筑的木梁只有表面会被烧焦，而焦化的表层能阻止火焰进一步烧进内部，钢架倒更容易融化倒塌。当然，这也得取决于建筑的高度、环境等因素，非单一因素决定的。
下文经出版方授权摘编自《木材与文明：一部树木塑造的人类史》一书，从中可窥见木材如何参与现代世界打造。摘编有删减。标题由摘编者所起。注释见原书。
原文作者 | [英] 罗兰·恩诺斯
《木材与文明：一部树木塑造的人类史》，[英] 罗兰·恩诺斯 著，王楚媛 译，天津人民出版社·未读，2023年1月。
成为飞机的一部分
20世纪初诞生了一个全新的行业——飞机制造业，木材对该行业的发展起到了至关重要的作用。
你可能会觉得，像飞机这样先进的机器，从一开始就该使用金属这样的“现代”材料，毕竟金属更坚硬、更牢固。然而对只有低功率发动机的早期飞机来说，合格机身的关键在于做得尽可能轻巧。我们前面提到过，在等重的前提下，木材和金属一样坚硬，比如由于同样重量的木材可以制成更粗的支柱，所以它实际上比等重的金属支柱更坚固。因此，早期飞行器是用木制支柱连接起来的箱状物做成的，箱状物间由金属板连接，对角线支撑的框架可以抵抗剪力。
拿早期飞机举例，比如说莱特兄弟的飞行器和布莱里奥单翼飞机，除了机翼用织物覆盖外，机身是镂空开放的框架。后来，为了使飞行器具有流线型的机身，其表面也被覆盖上了织物。第一次世界大战中的双翼机和三翼机，如索普威思“骆驼”战斗机和它的劲敌福克三翼战斗机，这些飞机都是轻量化设计的奇迹，当时生产了几千架，其中大多数制造工作都分包给了家具制造商。
胶合板是最早真正由木材制成的新型材料，早期的飞机制造商便是这一材料的主要使用者。我们前面提到过，木材的性能在纵纹和横纹方向上差异极大，正是因为这种各向异性，人们很难给木材塑形或将其任意投入各种用途。如果从错误的方向施加压力，木材就会沿纹理裂开，造成灾难性的后果。
飞行表演的信天翁D.V战斗机，该机曾参与一战。（图片来自《木材与文明》，源自网站Alamy，摄影：安东尼·内特尔。）
1797年，塞缪尔·边沁提出了一个极富先见之明的想法，克服了这一弊端。他认为，可以将几张薄板用胶粘在一起，使每片单板的纹理互成直角。边沁觉得，这些薄板应该特别适合用来造船，因为比起用传统厚木板建造的船体，薄板船体能承受更大的剪力。然而在他那个年代，造胶合板是不切实际的。因为要想获得薄板，只能直接从树干上锯下薄木片。用这种方法制作的胶合板在宽度上与传统厚板一样十分受限。直到1851年，这个问题才得到解决。当时，伊曼纽尔·诺贝尔给一种高效的旋转车床申请了专利（他是阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔的父亲）。
该车床的工作原理如下：将原木两端固定在巨大的机床上，启动机器时木材开始旋转，一把长刀会沿着木身切割，割出一张薄薄的单板，就像从卷纸上扯下一张卫生纸一样。虽然使用这种车床作业要求原木得几乎完全平直，但人们总算可以生产出巨大的单板了。起初，用这些单板制成的胶合板质量很差，因为黏合单板用的是动物胶和植物胶，这两种胶并不防水，而且很容易腐烂。早些时候，胶合板通常只能用来做一些简单的物品，如艺术家的油画板。但家具设计师很快发现它是一种理想的材料。纽约的约翰·亨利·贝尔特等设计师实践后发现，胶合板可以轻易弯曲和塑造成二维甚至三维的曲线，打造出优雅的洛可可风格家具。
胶合板能制造弧形外壳的特点也引起了早期飞机设计师的注意，因为这意味着他们能制造出更平滑、更具流线型的机身。
《走出非洲》（Out of Africa，1985）剧照。
1912年，朱尔斯·韦德里尼斯驾驶硬壳结构的德珀杜辛单翼飞机在戈登·贝内特杯大赛上一举夺冠。这架中单翼飞机造型优雅，其锥形机身由三层郁金香木板制成，并配有一个巨大的流线型螺旋桨毂盖，这样的设计在当时非常领先，为未来的飞机设计指明了方向。不过，在随后爆发的第一次世界大战中，只有少数德国设计师在造飞机时采用了胶合板，其中就包括我个人最喜欢的“鲸鱼”罗兰C-Ⅱ侦察机，以及信天翁D.V战斗机。它们数量虽少，但看上去非常漂亮，机身前部经常画成张着血盆大口的鲨鱼，以彰显其灵活和凶猛。然而，采用胶合板的飞机数量远远少于传统木框架飞机。究其原因，可能是这类飞机较重，或者是它们在天气潮湿时容易腐烂。
胶合板的大众年代
20世纪20年代，人们开始用新型聚合物树脂黏合单板，防水问题终于得到解决。室内使用的胶合板用的是便宜的尿醛树脂，而室外使用的胶合板用的则是防水的酚醛树脂。不久后，8英尺1×4英尺（1英尺=30.48厘米）胶合板被大量生产，供一般建筑使用，成了专业木匠和业余木工爱好者的首选材料。制造商还开发了高质量的船用胶合板，用来制造各种小船。
在过去的60年里，胶合板的应用让人们得以设计并生产廉价的成套小艇，让乘坐小艇航行变得更加流行。在《每日镜报》的推动下，英国已经造了7万多艘双人小艇；在南非，达布奇克单人小艇的数量也达到了4000多艘。20世纪60年代末，我父亲为了造一艘迷你胶合板帆船，连续好几个周末都泡在车库里，但我印象中他的造船过程并非一帆风顺。船用胶合板的防潮能力甚至受到了乐器制造商的青睐。还记得在一所早期音乐暑期学校里，我遇到了一个特别热心的人，他有一支胶合板低音竖笛。这支竖笛的横截面是方形的，看起来很丑，但它的音色确实和我以往听过的所有低音竖笛一样悦耳，这种情况可并不多见。
后来，航空发动机的功率越来越大，飞机的速度也随之越来越快，钢和铝等更硬、更重的金属得以应用。但出人意料的是，胶合板在第二次世界大战中却再次崭露头角。由于担心金属短缺，英国飞机设计师开发了平价的木制滑翔机，用于执行诺曼底登陆之类的空降突击任务，此外，他们甚至还研发出了一种超高速轰炸机。德哈维兰制造的“蚊式轰炸机”被机组人员称为“木制奇迹”，它的机身采用了巧妙的“三明治结构”，其轻木中央核心的两侧均覆盖着3层桦木胶合板，飞机生产商先将两侧胶合板分开塑形，然后再用胶水把它们粘在一起，飞机机翼也同样覆盖着胶合板。每架“蚊式轰炸机”由两台劳斯莱斯“梅林”发动机提供动力，速度比大多数德国战斗机都要快，总产量近8000架。它们的应用范围很广，从侦察到轰炸，甚至还能执行夜间战斗任务。由于“蚊式轰炸机”大获成功，世界大战结束后，德哈维兰公司还在继续使用胶合板，并将其用于“吸血鬼战斗机”的机舱。
胶合板现今仍是一种重要的材料，人类每年生产的胶合板超过1.45亿立方米。但在过去的70年中，许多种新的人造板材开始进入大众视野。
《我爱我家》（1993）剧照。
这些人造板大多数性能较差，主要是为了把剩余的边角料利用起来。
人造板中生产过程最简单的是刨花板，只需将木屑和锯末用树脂胶粘在一起，然后压实成片状即可。刨花板虽然脆弱，但经常用作廉价家具的夹层，宜家标志性的毕利系列书柜用的就是刨花板。刨花板表面盖上一层饰面薄板，既可以增加强度，又可以美化外观。美国和斯堪的纳维亚半岛的森林产品实验室开发了各种纤维板，生产纤维板用的木材事先用机器操作浸泡柔软，这一过程是为了分离木材细胞；完成这一步操作后，再将其压制成板材，并用树脂胶水做防水处理。纤维板的用途十分广泛，从高密度硬板到中密度板（室内改造节目中设计师的最爱），再到最轻的硬纸板，纤维板充分证明了平价包装材料的价值。如今，人们每年生产的纤维板约有2.5亿立方米。
拔地而起的木制建筑
在今天，对木材需求增长最快的行业是板材生产业，人们用木材生产比原木甚至胶合板性能更佳的材料，如单板层压木材和交叉纤维层压木材。
《完美陌生人》（Perfetti sconosciuti，2016）剧照。
层压板是由锯下来的木板制成的，外观漂亮，其最大的优点是通过将大量廉价的短木板粘在一起，可以制成几乎任何尺寸和形状的木梁和木板，建筑师从此不再受到树木尺寸的限制。层压板工艺取得重大突破多亏了指接榫的发明。每块短木板的两端都被机器切割成波浪形，像手指一样可以精确紧密地交握在一起；用胶粘牢后，形成的接头几乎和整块木材一样坚固。要制作胶合木梁，只需将木板一层层叠放在一起，木板数量没有固定限制，但是在指接处需要交错排列，避免削弱木梁强度。在这一阶段，木梁甚至可以像一叠纸牌一样弯曲。整个结构确定后用胶粘紧，再用液压机压牢。交叉纤维层压板的制作过程也跟胶合木梁差不多，只是木板按木纹十字交叉叠放，使板材在各个方向上都同样坚固抗压。
位于挪威布鲁蒙达尔的米约萨塔，共18层，高约85米，是目前世界上最高的木制建筑。它的内部由胶合木框架结构和交叉纤维层压木梁支撑。（图片来自《木材与文明》，摄影：罗兰·恩诺斯。）
层压板既拥有胶合板坚固、成本低廉的优点，又保留了木材本身的美，因而用途广泛，比如可以用来做漂亮的家具。但相对来说，这种材料最适合用于建筑。设计师可以创造各种样式和尺寸的木梁，形状可以由计算机控制。木梁做好后，用螺栓和钢板将其连接在一起，形成建筑物的基本结构。这一套建筑流程成熟后，木材建筑兴盛了起来，为传统木材家居风格增添了轻盈和优雅感。
在英国，层压板被大量用于美丽的花园建筑。比如说，谢菲尔德冬季花园就是对温室建筑的一种全新尝试。它的玻璃外壳由用层压落叶松木制成的优雅抛物线形拱门支撑。在埃塞克斯郡有一座海德厅花园，由皇家园艺协会运营，它的游客中心是对古老什一税仓式建筑的现代化诠释，但用层压板做的巨大柱子和椽子，以及由玻璃打造的正厅，让室内的光线更充足。
除了英国，世界其他各地的人也充分探索这些材料在艺术和工程上的各种可能性。位于法国洛林的梅斯蓬皮杜中心是巴黎蓬皮杜中心的分馆，这座艺术博物馆可以说是将胶合木的艺术潜力发挥到最大的典范。屋顶是一个宽达91米的六边形，从地面到屋顶最高处为77米，整座建筑用到的胶合木梁总长度达16千米。在美国和加拿大，人们建大型体育馆时充分利用了轻质胶合木的工程优势。美国东肯塔基大学的校友体育馆有着世界上最大的木制拱形屋顶，其跨度超过93米。加拿大为2010年冬季奥运会的滑冰比赛建造了列治文奥林匹克椭圆速滑馆，它的屋顶由2370立方米的花旗松胶合木梁支撑。这两座建筑的拱形结构跨度都比圣潘克拉斯火车站的单跨拱廊宽得多。木制建筑工艺在新一代高层建筑上的发展最振奋人心。
梅斯蓬皮杜中心木料局部。图片来自该中心网站（https://www.centrepompidou-metz.fr）。
过去近10年里，木制建筑越来越高，位于澳大利亚墨尔本的福特塔于2012年竣工，共10层，高32米；矗立在挪威布鲁蒙达尔的米约萨塔是座多功能建筑，共18层，高达85米。这些高楼由厚厚的木梁支撑，外墙覆盖着交叉纤维层压板，其重量只有传统钢筋混凝土建筑的1/5左右，消耗的隐含能源（也可称“虚拟能源”，是指产品从加工、制造到运输等全过程中直接消耗和间接消耗的能源总和。）也只有传统建筑的一半。除此之外，木制建筑在抵御火灾上也更具优势。
一般观点认为木材易燃，会助长火势，但其实巨大的木梁只有表面会被烧焦，而焦化的表层能阻止火焰进一步烧进内部；相较之下，钢架很容易融化倒塌。如今，人们正计划建造更高的木制建筑，比如阿姆斯特丹21层高的住宅楼，斯德哥尔摩40层高的大厦，以及伦敦巴比肯80层高的木塔。不久后，你将在伦敦看到一座高大的木塔耸立在水泥建筑间。
木材并未过时
木材是诸多工业所需的原料，尤其是那些生产流程中涉及木材制浆工艺的产业。1930年，汤姆林森发明了一种回收锅炉，它可以回收硫酸盐制浆法中使用的所有无机制浆化学品，这大大提高了生产效率。如今，几乎所有的制浆工艺都采用硫酸盐制浆法，每年生产的纸张超过4.4亿吨。当然，并非所有的纸都用来印刷图书或报纸。
在过去的80年里，技术专家开发出了各式各样的纸制品，如包装纸和各种纸质卫生用品。大量木浆被进一步加工成纯纤维素，用作生产各种纤维、板材、薄膜和漆的原料。纤维素最早用于生产不易燃的涂料，本文提到的木制飞机织物上就用了这种涂料，不过，在20世纪20年代到30年代间，整个行业的发展都是以木浆为基础的。黄原酸纤维素是粘胶纤维的原料，醋酸纤维素和硝酸纤维素被用来生产各种塑料，三醋酸纤维素则是电影胶片的原料。随着计算机的普及，有人认为纸张会被扔进历史的垃圾堆，但如今纸张的使用量却越来越大。无纸化办公仍然是一个白日梦，任何工作场所都离不开打印机和影印机。电子阅读器也未能像人们预想的那样取代精装书和平装书，人们似乎更喜欢纸质书的便利和质感。
显然，我们不能再将木材简单视作一种过时的材料。经过工业加工，它已经被塑造成了一系列全新的产品，能与现代金属、混凝土、塑料以及各种复合材料媲美。木材的生产规模和使用量正逐年增长，2018年为14.5亿立方米，到2030年可能会增至16.8亿立方米。如今，水泥的产量每年约为13亿立方米，而木材的使用量比它还要大。
《西伯利亚的理发师》（Сибирский цирюльник，1998）剧照。
当然，我们对木材的需求给世界各地森林树木的生长造成巨大压力。人类与木材的关系对生态环境和整个星球带来的影响，成为一个紧要的问题。
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