3．木材的炭化处理——炭化木
炭化木是将木材的有效营养成分炭化，通过切断腐朽菌生存的营养链来达到防腐的目的，是一种真正的绿色建材、环保建材。炭化木素有“物理防腐木”之称，也称为热处理木。经过高温处理后形成炭化木，这种材质纹理突出，色泽温润，并有木质芳香，是上好的装饰材料。其经高温处理，平衡含水能力下降，比普通木材稳定性更强且不易吸水、不易变形收缩，降低了霉变和虫蛀的破坏几率。整个炭化过程中不添加化学药剂，无特殊气味，对连接件、金属件无任何副作用，是一种安全环保材料。炭化木适用于一些亭廊、儿童游戏设施、景观小品等，但是炭化处理后的木材抗弯和抗裂能力会下降。
不同温度下的炭化效果
（1）炭化木特点
① 防潮性增强
木材经炭化处理后，其水吸附机理发生了变化。随着处理温度的升高，吸湿性能强的半纤维素在处理过程中降解，使得木材的吸湿性下降，水分子与木材分子之间的氢键减少，从而降低了木材的吸湿性和吸水性，能让炭化木的平衡含水率比未处理木材降低40%以上。炭化木在室温条件下使用时，含水率始终保持在6%左右。
② 尺寸稳定性高
木材在高温环境中进行热处理，由于炭化过程降低了木材组分中羟基的浓度，减小了木材的吸湿性和内应力，使炭化木与外界水分的交换能力显著下降，从而大大减小了木材在使用中因水分变化引起的变形、收缩和湿胀。
③ 耐腐和耐候性能显著提高
木材组分在炭化过程中发生了复杂的化学反应，改变了木材的某些成分，减少了木材腐朽菌的营养物质，从食物链这一环节上抑制菌类在木材中的生长。因此，炭化热处理木材的耐腐性能和耐候性能显著提高，具有防腐烂、防白蚁、防真菌的功效。
④ 环保、安全
木材炭化热处理为纯物理技术，在木材炭化过程中只涉及温度和水蒸气，不添加任何化学药剂，所以炭化木相当环保和安全，是环境友好型材料。另外，炭化处理使一些速生木材具有了稳定性、防腐性和珍贵木材的颜色，这些速生木材可替代部分珍贵木材，因此炭化木具有环境保护意义。
⑤ 颜色内外一致
炭化木颜色内外一致，根据树种和工艺不同，炭化木的颜色为黄色至深棕色。对于松木、杉木、杨木之类浅色的速生木材，炭化后可以使这些廉价木材的颜色具有类似热带珍贵木材的颜色，并具有优良的稳定性。
⑥ 力学性能有所变化
炭化木经过超高温热解处理，大量半纤维素和部分木素降解，使木材某些力学性能有所下降，但由于炭化木平衡含水率低，使用时的含水率也较低，所以适宜的炭化处理温度可以提高炭化木使用时的抗弯弹性模量和抗压强度。炭化木的抗冲击韧性和握钉力降低较为明显，而且处理的温度越高，抗冲击韧性和握钉力越低。
⑦ 润湿性降低
炭化木经高温热解使木材的羟基浓度降低，木材的接触角增大，润湿性降低，有的木材甚至不润湿，比如桦木。
⑧ 易保存
炭化木保存不需要特殊的仓库，也不需对炭化木仓库控温控湿，但要注意炭化木保存时不被水浸泡或雨淋。
（2）炭化木等级
欧洲炭化木协会根据炭化木的尺寸稳定性、外观颜色的变化和耐用性等特性，制定了炭化木的相关标准。一般来说，炭化木分2个等级：ThermoS和ThermoD，见表1和表2。在ThermoS等级中的“S”表示稳定性，特别是指尺寸稳定性，含水率6%～8%；ThermoS等级的炭化木较适合做室内装饰材料、家具、地板等，主要体现炭化木的稳定性。在ThermoD等级中的“D”表示耐久性，特别是指木材的耐腐性，含水率5%～6%，ThermoD等级的炭化木较适合用于户外建筑、家具等，主要体现炭化木的防腐性。
表1 ThermoS和ThermoD等级炭化木性能对比（针叶材，如松木和杉木）
注：“+”表示有所提高，“++”表示有显著提高，“-”表示有所降低。
表2 ThermoS和ThermoD等级炭化木性能对比（阔叶材，如桦木和白杨）
注：“+”表示有所提高，“++”表示有显著提高，“-”表示有所降低。
（3）炭化木用途
木材在炭化处理过程中只涉及水蒸气和温度，不添加任何化学药剂，所以炭化木产品是环境友好型材料。另外，炭化过程显著提高了木材的稳定性和耐腐性。在欧洲市场，炭化热处理的松木与云杉主要用于室外建筑材料，如花园家具、门、窗及墙壁等。炭化热处理白桦和白杨木材可以用于室内家具、厨房家具、浴室装饰、镶板材料及镶木地板等。炭化的松木、杉木因为树脂被基本排除，所以特别适合做桑拿房。随着炭化技术的发展，一些密度较大的硬阔叶材也可用于炭化处理，如水曲柳、栎木、榆木、纤皮玉蕊等，以满足家具、地板等的使用需求。炭化木两种等级的使用范围也不同，推荐用途如表3所示。
表3 炭化木使用范围
（4）炭化木加工与安装
炭化木抗冲击韧性比未经炭化处理木材小，木质较脆，在机械加工时容易崩边，因此，加工时应保持刀具的锋利。另外，炭化木在安装过程中容易劈裂和破损，因此在安装过程中应尽量少用铁锤敲打炭化木，以防止炭化木破损，最好不要用钉直接钉炭化木，如果非要用钉子固定，须先在炭化木上钻小孔，然后再用钉固定。也可使用可以调节压力的专门打钉机器固定炭化木。
炭化木的握钉力比未经炭化处理的木材要小，安装时可以使用环孔钉等来提高握钉力，使用较少螺纹的螺钉或细钉来减少和避免木材劈裂。木材的表面应该避免钉子端头的凸起。在外墙装饰中，推荐使用直径2.1mm或2.5mm的不锈钢钉。在使用螺钉前，一定要预先试验。
（5）炭化木涂饰与维护
炭化木用于室内地板、家具及装饰时，可以和未经炭化处理的木材一样进行表面涂饰和维护。做室内家具时一般采用透明漆，以彰显炭化木的自然颜色。但要注意，炭化木的润湿性较差，做表面涂饰时，一般可以通过磨光或涂刷的方法来提高木材保护剂对木材的透入程度。炭化木在户内使用一般不需要进行特别保护处理，如果需进行处理，可以采用上漆、上蜡或上油等方法达到保护目的。
炭化木用于户外时，可采用比炭化木颜色略深一点的户外木材涂料，如半透明的木材涂料和木蜡油。为减少或防止太阳紫外线的辐射使木材表面颜色变灰，应使用户外木材涂料，其维护方法和普通木材一样。在维护前木材表面要进行清洁和干燥。
炭化木使用时不适宜浸泡在水中或与泥土接触。另外，为了减少水分从端头进入炭化木或防止炭化木产生端裂，应对炭化木的端头进行保护处理。