建筑用竹材物理力學性能試驗方法

中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標準建筑用竹材物理力學性能試驗方法中華人民共和國建設部發(fā)布 I 1 4試材采集 2 2 4 5 6 810吸水率試驗方法 9 14順紋抗拉強度試驗方法 17抗彎強度試驗方法 2118抗彎彈性模量試驗方法 23 25I124.1采集地條件和樣竹選擇4.1.2在采集的竹林中，所采的樣竹不應少于100株，其中隨機抽取不小于10株胸徑(從伐根至4.2.2樣竹伐倒后，應記錄胸徑、竹高。每株從胸徑以4.3試材編號和運輸5試材鋸解及試材截取方法截取試樣毛坯時，應根據竹材密度沿竹株高度由根部到梢部和沿環(huán)形截面由北向南逐漸增大的生5.2試材沿竹株高度的分配ⅡⅢVVV圖1試驗用竹竿的竹筒編號5.2.1截取I和W兩段竹筒用于測試順紋抗拉強度f?和順紋抗拉彈性模量E。圖2a)示出試樣毛坯的長度和寬度尺寸。當竹筒在竹節(jié)之間的長度不能滿足試樣長度的要求時，試樣兩端夾持部分可含5.2.2截?、蚝蚔兩段竹筒用于測試弦向抗彎強度fm和弦向抗彎彈性模量Em及含水率w,圖2b)示出制作這些試樣毛坯的試條寬度尺寸及沿長度5.2.3截取Ⅲ和VI兩段竹筒用于測試順紋抗壓強度f。和順紋抗壓彈性模量Ee、橫紋抗壓強度fe,90徑面順紋抗剪強度f、沖擊韌性A、密度p、吸水率α及干縮率β。圖2c)示出制作這些性能試樣毛坯在3Xyf只只Xywwwwb)fvEefefeA8導EepyX圖2各項性能試樣毛坯的截取方法5.3試樣毛坯沿環(huán)形截面的截取方法從一對具有沿竹株高度平均密度的竹筒中，沿環(huán)形截面以竹筒直徑對稱軸成雙截取。除徑面抗剪強度試樣毛坯的寬度不應少于40mm外，其他性能試樣毛坯的寬度不應少于20mm,以保證足夠的干縮和加工余量。圖3a)示出抗拉、抗彎及含水率試樣毛坯截取方法；圖3b)示出其他性能試樣毛坯截取方法。b)圖3各項性能試樣毛坯沿環(huán)形截面截取方法46.1.2試樣長度允許偏差為±1.0mm,寬度允許偏差±0.5mm,試樣全長(對于順紋抗拉試樣是指中部60mm有效部分)的寬度相對偏差不應大于0.2mm。6.1.3徑面與端面的垂直度應用鋼直角尺檢查。加工完成后的試樣，應置于溫度20℃±2℃,相對濕度65%±5%的恒溫恒濕環(huán)境條件下保存兩周。實驗室應保持溫度20℃±2℃和相對濕度65%±5%。如實驗室不能保持這種條件時，試樣應置于6.4試驗設備的校正值誤差不得超過士1%。6.5試驗結果計算和試驗報告編寫6.5.1各項竹材物理力學性能的指標均應按相應的試驗方法規(guī)定的公式計算。x——算術平均值；x——各個試樣的試驗結果；c)按式(3)求出平均值的標準差：56.5.3試樣數量 n——結果可靠性指標，按0.95的置信水平取1.96。橫紋抗壓比例極限應力6.5.4各項物理力學性能試驗結果計算的修約應符合現行國家標準GB8170的規(guī)定。7含水率試驗方法7.2試樣的制備7.2.1試條及試樣毛坯按本標準5.2.2的規(guī)定截取，質量不應小于1.5g。7.2.2附在試樣上竹屑碎片等雜物應清除干凈。7.3.1天平稱量值大于或等于300g,感量小于或等于0.001g。7.3.2烘箱應能保持103℃±2℃恒溫。7.3.3玻璃干燥器和稱量瓶。7.4試驗步驟7.4.1制備好的試樣應放入稱量瓶中立即稱量，精確至0.00167.4.3從烘箱中取出試樣，蓋好稱量瓶置于裝有干燥劑的玻璃干燥器內，待試樣冷卻至室溫后稱量，精確至0.001g。7.5結果計算7.5.1試樣含水率，按式(7)計算，精確至0.1:式中：7.5.2在試驗過程中，應隨時將各項稱量值填入含水率測定記錄表(表2)中，并填入含水率計算結果。表2含水率測定記錄表試樣試驗時質量m?/g試樣全干時質量m?/g8干縮率試驗方法8.1原理將達到飽和水分狀態(tài)的試樣干燥至氣干狀態(tài)或全干狀態(tài)時，以其尺寸和體積收縮與原有尺寸和體積的百分比表示竹材氣干或全干的線干縮率和體積干縮率。8.2試樣的制備8.2.1試條及試樣毛坯按本標準5.2.3的規(guī)定截取。8.2.2用飽和水分的試樣毛坯制作成15mm×20mmXtmm(寬度×高度×厚度)的試樣。不應與密度測定共用一個試樣。8.2.3試樣制作要求和檢查按本標準6.1的規(guī)定。8.3儀器設備千分尺，測量尺寸應精確至0.01mm。8.4試驗步驟8.4.1測定時，應將試樣浸泡于溫度20℃±2℃的蒸餾水中，每隔3晝夜，測試一次弦向尺寸，當連續(xù)兩次測試結果之差不超過0.02mm,即可認為試樣尺寸達到飽和水分狀態(tài)。8.4.2標出試樣每個面的幾何中心，通過相對面的幾何中心分別測量濕材試樣的徑向、弦向和縱方向8.4.3試樣在本標準6.2規(guī)定的環(huán)境中氣干，每隔6h試測一次弦向尺寸，當連續(xù)兩次測試結果之差不大于0.02mm時，即可認為達到氣干。通過相對面的幾何中心分別測量氣干試樣的徑向、弦向和縱向尺寸，精確至0.01mm。并稱量試樣質量，精確至0.001g。8.4.4將試樣放在烘箱中，開始溫度60℃,然后按本標準7.4.2和7.4.3規(guī)定進行烘干并測量出試樣全干時的質量和徑向、弦向和縱向尺寸。8.4.5在測量過程中，試樣如發(fā)生開裂或形狀畸變時應予舍棄。78.5.1全干線干縮率Pmx——全干線干縮率，%;…8.5.2氣干線干縮率8.5.3全干體積干縮率Fvm——全干體積干縮率，%;8.5.4氣干體積干縮率8.5.5氣干含水率試樣氣干含水率應按式(12)計算，精確至0.1:w.——氣干含水率，%;8.5.6在試驗過程中，應隨時將各項測試數據填入干縮率測定記錄表(表3),并填入各項干縮率及氣8試樣編號%備注徑向弦向縱向徑向弦向縱向徑向弦向縱向濕材時氣干時V干時氣干時全干時徑向β弦向P體積徑向徑向弦向B體積B8.6試驗報告試驗報告按本標準6.5.5規(guī)定的內容編寫。9.2試樣的制備9.2.1試條及試樣毛坯按本標準5.2.3的規(guī)定截取。9.2.2把測定全干密度用經過氣干狀態(tài)時的試欄于垃和測定其大密度用飽:水公狀態(tài)的式羊毛坯，制作成15mm×20mm×tmm的試樣應與三結率測定共用一個試f。9.2.3試樣制作按本標準6.1要求，試樣飽和水分狀態(tài)和氣干狀態(tài)的調整按本標準8.4.1和8.4.3的9.4試驗步驟9.4.2將試樣放入烘箱內，起始溫度60℃保持4h,然后按本標準7.4.2和7.4.3規(guī)定烘干和稱量。9.5結果計算 (14) (15)9p——含水率為w時的氣干密度，kg/m3;K體積干縮系數，精確至0.1,%;V——試樣含水率為w時的體積，mm3;試樣含水率在5%～30%范圍內，按式(15)計算有效。9.5.4在試驗過程中，應隨時將測試數據填入氣干密度、全干密度測定記錄表(表4)和基本密度測定記錄表(表5)中，并填入上述3項密度的計算結果。9.6試驗報告試驗報告的編寫應符合本標準6.5.5的規(guī)定。%%徑向弦向縱向徑向弦向縱向時體積/mm3基本密度/(kg/m3)徑向弦向縱向10吸水率試驗方法竹材是多孔性的有機材料，具有吸收環(huán)境水分的能力。竹材的吸水率是當試樣達到吸水飽和狀態(tài)時所吸收水分的質量與全干試樣質量的百分比。10.2試樣的制備10.2.1試條及試樣毛坯按本標準5.2.3的規(guī)定截取。10.2.2用試樣毛坯制作成15mm×20mmXtmm的試樣，允許使用全干密度測定后的試樣。10.2.3試樣制作要求和檢查，按本標準6.1的規(guī)定，應清除附在試樣表面上的竹屑和碎片。10.3儀器設備浸劑試樣的容器。10.4試驗步驟10.4.1將試樣放入烘箱后，起始溫度60℃保持約4h,然后按本標準7.4.2和7.4.3規(guī)定進行烘干和稱量。10.4.2將稱量后的試樣放入盛有蒸餾水的容器內，用不銹金屬網將試樣壓入水面以下，蓋好容器。水溫應保持在20℃±2℃的范圍內。10.4.3試樣放入水中24h后第一次稱量，以后每隔3晝夜稱量一次，至最后兩次含水率之差小于5%時，即可認為達到最大吸水率。每次稱量時，試樣從容器中取出需用吸水紙吸去表面的游離水后稱量。容器內的蒸餾水須保持清10.5.1試樣吸水率應按式(17)計算，精確至1:a——吸水率，%;m—-試樣吸水飽和狀態(tài)的質量，g;10.5.2在試驗過程中，應隨時將稱量值填入吸水率測定記錄表(表6)中，并填入試樣吸水率計算結果。表6吸水率測定記錄表編號試樣全干后的小時4晝夜7晝夜T晝夜T小時4晝夜7晝夜T晝夜T10.6試驗報告試驗報告按本標準本標準6.5.5規(guī)定的內容編寫。11順紋抗壓強度試驗方法沿試樣順紋方向以均勻速度施加壓力至破壞，確定竹材順紋抗壓強度。11.2試樣的制備11.2.1試條及試樣毛坯按本標準5.2.3的規(guī)定截取。11.2.2試樣尺寸為15mm×111.2.3試樣制作要求和檢查及試樣含水率調整，分別按本標準6.1～6.3的規(guī)定。精確至10N。11.4.3按本標準第7章的規(guī)定測定試樣含水率方法測定整個試樣的含水率。11.5.2試樣含水率為12%時的順紋抗壓強度，應按式(19)計算，精確至0.1N/mmf.,12=K.fc,w (19) (20)fe.12含水率為12%時的順紋抗壓K,—竹材順紋抗壓強度含水率修正系數；w——試樣含水率，%。試樣含水率在5%～30%范圍內，按式(20)計算有效。表7順紋抗壓強度試驗記錄表寬度b厚度青黃12%時試驗報告的編寫應符合本標準6.5.5的規(guī)定。12.2.1試條及試樣毛坯按本標準5.2.2的規(guī)定截取。12,2.2試樣尺寸為15mm×60mmXtmm(見圖4)。12.2.3試樣制作要求和檢查及試樣含水率調整，分別12.3.1試驗機，測定荷載的精度應符合本標準6.4的規(guī)定。并12.3.2夾式應變計，最小分度值不大于0.001mm,絕對誤差不大于0.001mm,標距20mm±12.4.1在試樣長度中央及兩端，測量寬度和厚度，精確至0.1mm,以寬度和厚度平均值計算試樣12.4.2取試樣中段長度20mm作測量壓縮應變的標距。將長度×寬度×厚度為tmm×3mm×0.2mm的鋁合金薄片按中心距為20mm粘貼在試12.4.3測量試樣變形的下、上限應力取5N/mm2~20整數)。加荷速度取每分鐘13N/mm2。試驗機以均勻速度先加荷至下限荷載，立即記錄應變計讀數。12.4.4順紋抗壓彈性模量測定后，應立即在試樣中部截取長度約20mm的試樣，按本標準第7章的…12.5.3試樣含水率為12%時的順紋抗壓彈性模量，應按式(22)計算求得，精確至10N/mm2: (22) (23)Ee,12——含水率為12%時的順紋抗壓彈性模量，N/mm2;KE——竹材順紋抗壓彈性模量含水率修正系數；w——試樣含水率，%。試樣含水率在5%～30%范圍內，按式(23)計算有效。測6次，取后三次填入表中，并將順紋抗壓彈性模量計算結果填人試驗匯表8順紋抗壓彈性模量試驗記錄表竹種：產地：實驗室溫度：℃實驗室相對濕度.%年月日左表讀數(0.001mm)右表讀數(0.001mm)總平均變形4564表9順紋抗壓彈性模量試驗匯總表寬度b厚度t12.6試驗報告試驗報告按本標準6.5.5規(guī)定的內容編寫。13橫紋抗壓強度試驗方法13.2試樣的制備13.2.1試條及試樣毛坯按本標準5.2.3的規(guī)定截取。13.2.3試樣制作要求和檢查及試樣含水率調整，分別按本標準6.1～6.3的規(guī)定。載分辨力不應大于50N/mm,變形分辨力不應大于0.01mm/mm。13.3.2試驗機的記錄裝置不能利用時，應用圖5所示精確至0.01mm的試驗裝置測量試樣變形，測量儀表的最小分度值不大于0.01mm,誤差不大于0.01mm。13.4.3采用本標準12.3.2規(guī)定的試驗裝置時，應在正式試驗之前，用3個～5個試樣進行觀察試驗，使在比例極限內能取得不少于8個點的荷載變形讀數。正式試驗應在不停止加載情況下，每間隔相等的規(guī)定荷載，記錄一次變形并直至變形明顯超出以縱坐標表示荷載(坐標比例每毫米不應大于50N),以橫坐標表示變形(坐標比例每毫米不應大于0.01mm)繪制荷載-變形曲線。取荷載-變形圖上開始偏離直線的一點確定為比例極限荷載。將上述結果填入橫紋抗壓強度試驗記錄表(表10)中。13.5.2試樣含水率為12%時的弦向橫紋比例極限應力，應按式(25)計算求得，精確至0.1N/mm2: (25) (26)K—竹材弦向橫紋比例極限應力含水率修正系數；試樣含水率在5%～30%范圍內，按式(26)計算有效。13.5.3在試驗過程中，應隨時將測試數據填入表10中，并將表10橫紋抗壓強度試驗變形記錄表12345689表11橫紋抗壓強度試驗匯總表受壓面積比例極限荷載P/N比例極限應力/(N/mm2)厚度t13.6試驗報告試驗報告的編寫應符合本標準6.5.5的規(guī)定。14順紋抗拉強度試驗方法14.2.1試條及試樣毛坯按本標準5.2.1的規(guī)定截取。14.2.2試樣的形狀和尺寸如圖6所示。14.2.3試樣制作要求和檢查及試樣含水率調整，分別按本標準6.1～6.3的規(guī)定。14.2.4試樣紋理應與中心線平行，竹青面的切線方向應垂直于試樣有效部分(指中部60mm)的側14.3.1試驗機，測定荷載的精度應符合本標準6.4的規(guī)定，試驗機的十字頭行程不少于400mm,夾14.4.1在試樣有效部分中央及兩端測量厚度和寬度，精確至0.1mm,取3處的平均值，并以矩形截14.4.2將試樣兩端夾緊在試驗機的鉗口中，使試樣窄面與鉗口接觸。兩端靠近弧形部分露出20mm14.4.5試樣拉斷后，應立即在試樣斷口兩側各截取一段試樣，按本標準第6章的規(guī)定測定試樣含t-———14.5.2試樣含水率為12%時的順紋抗拉強度，應按式(28)計算求得，精確至0.1N/mm2:f.12——含水率為12%時順紋抗拉強度，N/mm2;K,——竹材順紋抗拉強度含水率修正系數；試樣含水率在5%～20%范圍內，按式(29)計算有效。14.5.3在試驗過程中，應隨時將測試數據填人順紋抗拉強度試驗記錄表(表12)中，并填入順紋抗拉試驗報告的編寫應符合本標準6.5.5的規(guī)定。表12順紋抗拉強度試驗記錄表日含水率w/%抗拉強度/(N/mm2)寬度b厚度試驗時f.15.2.1試條及試樣毛坯按本標準5.2.1的規(guī)定截取。15.2.2試樣的形狀和尺寸與順紋抗拉強度試驗相同(見圖6),但不允許與順紋抗拉強度試驗用同一15.2.3試樣制作要求和檢查及試樣含水率調整，分別按本標準6.1～6.3的規(guī)定。15.2.4試樣紋理必須與中心線平行，竹青面的切線方向應垂直于試樣有效部分(指中部60mm一段)15.3.1試驗機測定荷載的精度應符合本標準6.4的規(guī)定，試驗機的十字頭行程不少于400mm,夾鉗15.3.3卡尺測量尺寸應精確至0.1mm。15.4.1在試樣有效部分中央及兩端測量厚度和寬度，精確至0.1mm,取3處的平均值，并以矩形截15.4.2將試樣兩端夾緊在試驗機的鉗口中，使試樣窄面與鉗口接觸。兩端靠近弧形部分露出20mm15.4.3取試樣有效部分中段長度20mm用作測量拉伸應變的標距，將長度×寬度×厚度為tmm×3mm×0.2mm的鋁合金薄片按中心距20mm粘貼在試樣有效部分的兩側(圖7)。成對地安裝夾式15.4.4測量試樣變形的下、上限應力取10N/mm2~40N/mm2,并按實測截面計算出下、上限荷載(可取整數)。加荷速度取每分鐘25N/mm,試驗機以均勻速度先加荷至下限荷載，立即記錄應變計讀升至下限荷載記錄讀數。如此反復6次。圖7順紋抗拉彈性模量試樣尺寸及應變計的裝置 (31) (32)E含水率為12%時順紋抗拉彈性模量，N/mm2;Ke——竹材順紋抗拉彈性模量含水率修正系數；試樣含水率在5%～30%范圍內，按式(32)計算有效。15.5.4在試驗過程中，應隨時將測試數據填入順紋抗拉彈性模量試驗記錄表(表13)中(每個試樣測6試驗報告的編寫應符合本標準6.5.5的規(guī)定。左表讀數(0.001mm)右表讀數(0.001mm)總平均變形456456寬度b厚度t16.1原理16.3.1試驗機，測定荷載的精度應符合本標準6.4的規(guī)定，并具有球面支座。16.3.2竹材順紋抗剪試驗裝置如圖9。16.3.3卡尺測量尺寸應精確至0.1mm。圖9順紋抗剪試驗裝置16.4試驗步驟16.4.2在試樣置于試驗裝置的L形墊塊上。用調整螺桿4和5,使試樣的頂端和I面上部貼緊試驗16.4.3將裝好試樣的試驗裝置放在試驗機上，使壓塊16.4.5將試樣破壞后的小塊部分，立即按本標準第6章的規(guī)定測……fv,12——含水率為12%時順紋抗剪強度，N/mm2;w——-試樣含水率，%試樣含水率在5%～30%范圍內，按式(35)計算有效。16.5.3在試驗過程中，應隨時將測試數據填入順紋抗剪強度試驗記錄表(表15)中，并填入順紋抗剪強度計算結果。表15順紋抗剪強度試驗記錄表受剪面積徑面抗剪強度/(N/mm2)厚度l12%時f,.116.6試驗報告試驗報告的編寫應符合本標準6.5.5的規(guī)定。17抗彎強度試驗方法17.1原理根據兩個對稱加荷點之間的彎曲破壞荷載，確定竹材抗彎強度。17.2試樣的制備17.2.1試條及試樣毛坯應按本標準5.2.2的規(guī)定截取。17.2.2試樣尺寸為220mm×15mmXtmm。17.2.3試樣制作要求和檢查及試樣含水率調整分別按本標準6.1～6.3的規(guī)定。17.3儀器設備17.3.1試驗機，測定荷載的精度，應符合本標準6.4的規(guī)定。17.3.2應按本項試驗的要求，制作具有足夠剛度的專用荷載分配梁，加荷壓頭的中心距離為80mm,弧形壓頭的曲率半徑為30mm。分配梁應安裝在試驗機的壓頭上，并設球座。17.3.3在加荷點和支座處應放置長度×寬度×厚度為20mm×10mm×3mm的鋼墊板。17.4試驗步驟17.4.1測定弦向抗彎強度。在試樣長度中央，測量竹壁厚度為寬度，弦向為高度，精確至0.1mm。17.4.2采用兩點對稱加荷，兩個加荷點距支座中心線各為50mm,加荷點間距為80mm±1mm。將試樣放在試驗裝置的兩個支座上如圖10。按每分鐘150N/mm2的均勻速度加荷，直至試樣破壞，破壞荷載應精確至10N。17.5.2試樣含水率為12%時的抗彎強度，應按式(37)計算求得，精確至0.1N/mm2: (37) (38)fm,1含水率為12%時順紋抗彎強度，N/mm2;K——竹材順紋抗彎強度含水率修正系數；試樣含水率在5%～20%范圍內，按式(38)計算有效。17.5.3在試驗過程中，應隨時將測試數據填入抗彎強度試驗記錄表(表16)中，并填入抗彎強度計算表16抗彎強度試驗記錄表抗彎強度/(N/mm2)厚度t12%時fm.1217.6試驗報告試驗報告的編寫應符合本標準6.5.5的規(guī)定。18抗彎彈性模量試驗方法18.1原理18.2試樣的制備18.2.1試條及試樣毛坯按本標準5.2.2的規(guī)定截取。18.2.3試樣制作要求和檢查及試樣含水率調整分別應符合本標準6.1～6.3的規(guī)定。18.3.1試驗機，測定荷載的精度應符合本標準6.4的規(guī)定?；⌒螇侯^的曲率半徑為30mm。分配梁應安裝在試驗機的壓18.3.3在加荷點和支座處應放置長度×寬度×厚度為20mm×10mm×3mm的鋼墊板。試樣放在試驗裝置的兩支座上。3個百分表安裝在試驗機基座上，分別測量兩個加荷點a、b和跨度中央c點的撓度，試驗裝置如圖11所示。18.4.3測量試樣撓度的下、上限應力取10N/mm2~30N/mm2。加荷速錄撓度各百分表讀數，隨即卸荷。每次卸荷時，應皆降至0.8倍值。如此反復6次，而取后3次的結果。18.4.4抗彎彈性模量測定后，應立即在試樣中部截取長約為20mm一段，按第6章的規(guī)定測量試樣18.5.1根據后3次測得的各表讀數，分別求得各下、上18.5.3試樣含水率為12%時的抗彎彈性模量，應按式(40)計算求得，精確至10N/mm2Em,12=KeE