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本标准规定了的试验项目、代号、试材试样技术条件以及抗弯强度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、冲击韧性,含水率和密度的试验测定步骤、计算方法与记录表式等。
本标准适用于指接材接合强度及有关物理性能试验,不适用于由指接材构成的集成材的无指榫木材的物理力学性能试验。
GB 1928 木材物理力学试验方法总则
GB 1929 木材物理力学试材锯解及试样切取方法
GB 1931 木材含水率测定方法
GB 1932 木材干缩性测定方法
GB 1933 木材密度测定方法
GB 1935 木材顺纹抗压强度试验方法
GB 1936 木材抗弯强度及弹性模量试验方法
GB 1938 木材顺纹抗拉强度试验方法
GB 1940 木材冲击韧性试验方法
GB 11954 指接材
指接材接合强度试验包括抗弯强度σb,顺纹抗压强度σc,顺纹抗拉强度σt及冲击韧性Tj四项;与其有关的物理性能试验包括木材含水率W和密度ρq两项。
供指接材成品检验接合强度试验的试材按GB 11954中8.2.2.3接合强度检验,8.2.3抽检方案以及8.3.2强度参考值测定等条款的规定选取;供研究性指接材接合强度试验的试材按研究部门具体试验方案或参照GB 1928三、6条规定选取。试材横断面尺寸一般为同批类指接材的生产工艺尺寸,不另行规定试材横断面尺寸;如实际生产的指接材横断面面积大于36 cm2,则要求在这样的指接材上锯取不小于5倍指距t的见指面宽度作为试材宽度;25~40 mm作为试材厚度;试材长度应以指榫根部至对应指谷底部全长的一半处为中线向指接材的两端各量取250 mm,总长500 mm。
5.1 试样尺寸
各项强度试验用的试样由试材上制取,含水率、密度试样由破坏后的强度试样上截取无指榫部位,尺寸如下表:
试样刨光后净尺寸
注:垂直边长是指试样于支座上处于加荷位置时横截面的纵向边长。
5.2 试样技术条件
5.2.1 一般要求
按5.1加工刨光的试样,包括未进一步加工前的顺纹抗拉强度毛样,各面均应加工平整,木材纹理应基本平行于试样的纵轴线,不得逆槎起毛,各相邻面应成直角,试验前应以卡尺检验宽、厚尺寸,宽、厚尺寸公差±0.1 mm,长度尺寸公差±1 mm。
5.2.2 顺纹抗拉强度试样
顺纹抗拉强度试样的形状和尺寸见下图,以δ1 mm专用样板检验过渡弧半径,精确至0.2 mm,且两对称过渡弧必须与试样中心线对称。
顺纹抗拉试样
1—试样;2—硬木夹垫(胶接在试样上)
5.2.3 试样含水率
待强度试验后立即由强度试样上按5.1规定截取无指榫部分并测出含水率数值,即为试样含水率。
5.3 试样编号
每一试样于制备后应及时编号并作好记录,按第3章规定代号标明试样类别,类别代号前数字
示指长,分别以04、05、10、12、15、20、25、35、40、45、50、60代表4~60 mm不同指长,类别
代号后接以横隔线,其后按GB 11954附录D规定的胶种代号,胶种代号前分别以1、2、3、4代表不同
的木材气干密度0.31~0.34、0.35~0.47、0.48~0.69以及0.70~0.75 g/cm3,胶种代号后三位数字
示试样编号。如试样编号12σb-2UF024示指长12 mm,木材气干密度0.35~0.47 g/cm3,脲醛树脂胶,
第024号抗弯强度试样。
6.1 试验原则及步骤
对本标准5.1规定的指接试样等速施加静曲荷载,测定引起指接破坏所需的最大荷载,计算出抗弯强度。试验前以卡尺测记试样纵向中线部位尺寸a及b,精确至0.1 mm,然后将试样置于试验机净跨为试样垂直边长12倍的支座正中,支座及荷头均须具有30 mm曲率半径,且荷头、支座与试样接触处均须加放与试样水平边长相等,厚5 mm,长30 mm的钢垫片。荷头中心线间距为1/3净跨。先以试样的见指面向上进行试验,然后再取同批同类试样的不见指面向上进行试验,分别以每分钟5 kN±20%等速施加荷载,直至试样破坏,记录最大荷载,精确至1%,取见指面向上和不见指面向上的抗弯强度算术平均值作为试验结果。
6.2 结果计算
试验结果按下式计算,精确至1 MPa:
按下式换算为含水率12%时的抗弯强度:
σb12=σb〔1+0.04(W-12)〕
7.1 试验原则及步骤
对本标准5.1规定的指接试样沿木材纹理方向施加荷载,测定引起指接破坏的最大荷载,计算出顺纹抗压强度。试验前以卡尺测记试样纵向中线部位尺寸a及b,精确至0.1 mm,然后将试样置于试验机压头中心位置,加荷装置应附有两个能自行调整的淬火钢板,其球面能保证荷载在试样端面上均匀分布。试验以每分钟40 kN±20%等速施加荷载,直至试样破坏,记录最大荷载,精确至1%。
7.2 结果计算
试验结果按下式计算,精确至1 MPa:
按下式换算为含水率12%时的顺纹抗压强度:
σc12=σc〔1+0.05(W-12)〕
8.1 试验原则及步骤
对本标准5.2.2规定的指接试样沿木材纹理方向施加荷载,测定引起指接破坏的最大荷载,计算出顺纹抗拉强度。试验前以卡尺测记试样中间截面部位尺寸a′及b′,精确至0.1 mm,然后将试样两端夹紧在试验机的钳口中,使试样宽面与钳口相接触,距两端过渡弧终点25 mm,试样呈垂直状态安装于试验机上。遇松软材质的指接试样,还必须在两端夹持部位按5.2.2图示于试样厚度两对应面胶结8 mm×18 mm×90 mm硬木夹垫各一个(硬质木材指接试样可不用硬木夹垫)。试验以每分钟12 kN±20%等速施加荷载,直至试样拉断,记录最大荷载,精确至1%。如断裂破坏发生在指榫全长以外,则试验结果无效,应按上述要求另行试验。
8.2 结果计算
试验结果按下式计算,精确至1 MPa:
按下式换算为含水率12%时的顺纹抗拉强度:
σt12=σt〔1+0.015(W-12)〕
9.1 试验原则及步骤
对本标准5.1规定的指接试样施加冲击荷载,测定引起指接部分弯曲折断时,单位面积所吸收的能量。试验前以卡尺测记试样纵向中线部位尺寸a及b,精确至0.1 mm,然后将试样置于摆锤式冲击试验机净跨为试样垂直边长12倍的支座正中,支座及摆锤冲头均须具有15 mm曲率半径,支座高应等于或大于20 mm,摆锤式冲击试验机的能量范围应比冲击破坏指接试样的功大3~5倍,分别向同批同类见指面和不见指面两个指接试样的纵向正中截面上施加冲击荷载,必须一次冲断,记录试样吸收的能量,精确至1焦耳(J=N·m),取见指面及不见指面冲击韧性的算术平均值作为试验结果。
9.2 结果计算
试验结果按下式计算,精确至0.1 J/cm2:
按下式换算为含水率12%时的冲击韧性:
Tj12=Tj〔1+0.02(W-12)〕
10.1 测定原则及步骤
按本标准5.1规定的试样尺寸,由强度试样上指榫两端无指榫部位各截取一块正常木材作为含水率测定试样,其中抗弯、顺纹抗拉和冲击韧性试样应于强度试验指榫断裂后截取,经干燥至恒定重量后,用精确称重方法测定该试样损失的重量,即所含水分的重量,计算其占绝干木材重量的百分率。用同样方法测得上述两块试样含水率的算术平均值作为试验结果。
试样截取后立即以天平称重,精确至0.001 g,然后将试样放入烘箱,以103±2℃的温度烘干10 h,进行第一次称重,以后每隔2 h称重一次,直至连续两次称重之差不超过0.002 g时,即可视为绝干,绝干称重精确至其质量的0.5%,每次自烘箱取出的试样均应先放入盛有吸收剂的玻璃干燥器中经冷却至室温后,始能取出并立即称重。
凡指接试样所含树脂胶挥发性有机物超过测定误差时,应先进行真空脱脂干燥后,再按上述方法精确称重。
本标准允许采用附有微波传感器的直读式含水率测定器,但必须达到本标准规定的检测精度。
10.2 结果计算
测定结果按下式计算,精确至1%:
11.1 测定原则及步骤
按本标准5.1规定的试样尺寸,由强度试样上指榫两端无指榫部位各截取一块正常木材作为密度测定试样,其中抗弯、顺纹抗拉和冲击韧性试样应于强度试验指榫断裂后截取。以千分尺沿各对称轴中心位置测量试样横截面边长a、b以及长度L,精确至0.01 mm,算出试样体积,精确至0.01 cm3,随即以精密天平称重,精确至0.001 g,据此计算单位体积的重量,作为试样气干密度ρq。用同样方法测得上述两块试样气干密度的算术平均值作为试验结果。
11.2 结果计算
测定结果按下式计算,精确至0.001 g/cm3:
按下式换算为含水率12%时的木材气干密度:
ρq12=ρq〔1-0.01(1-K)(W-12)〕
指接材物理力学性能试验报告应包括以下内容:
a. 试件生产单位,取件日期和主要技术参数,包括指长、胶种、树种、见指面类别和数量等。
b. 试样编号、复检尺寸和制作日期。
c. 各项试验记录和计算数据,包括最大荷载,加荷速度、受压面积、体积、称重,试验时室温,相对 湿度,计算强度值,含水率,气干密度以及必要的算术平均值等。
d. 试验设备,量具记要。
e. 其它必须说明的事项。
f. 试验时间、地点及试验人员、记录人员、计算人员签字。
g. 试验结果分析及评价。
(补充件)
表 A1 指接材抗弯强度试验记录表
表 A2 指接材顺纹抗压强度试验记录表
表 A3 指接材顺纹抗拉强度试验记录表
表 A4 指接材冲击韧性试验记录表
表 A5 指接材气干密度及含水率测定记录表
本标准由中华人民共和国林业部提出。
本标准由中国木材标准化技术委员会归口。
本标准由黑龙江省林产工业研究所《指接材物理力学性能试验方法》标准起草小组负责起草。
本标准起草人李新吾、佟超、李均美、朴哲松、阎恒军。