ICS91.080.20 P23 中华人民共和国国家标准 GB/T28993—2012 结 构用锯材力学性能测试方法 Standardtestmethodsformechanicalpropertiesofstructurallumber 2012-12-31发布 2013-06-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由国家林业局提出。 本标准由全国木材标准化技术委员会结构用木材分技术委员会(SAC/TC41/SC4)归口。 本标准起草单位:中国林业科学研究院木材工业研究所、苏州皇家整体住宅系统股份有限公司、贵 州铭杉木制别墅制造有限公司、钻石木中国有限公司、南京工业大学、苏州香山宜构科技有限公司。 本标准主要起草人:吕建雄、江京辉、任海青、骆秀琴、周海宾、殷亚方、倪竣、王欣、朱琦敏、陆伟东。 ⅠGB/T28993—2012 结构用锯材力学性能测试方法 1 范围 本标准规定了结构用锯材抗弯强度和抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、 横纹抗拉强度、横纹抗压强度和横纹抗压弹性模量、扭转弹性模量测试方法。 本标准适用于锯材。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T1933 木材密度测定方法 GB50005 木结构设计规范 3 术语和定义 GB50005界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 锯材 lumber 经锯剖、再剖、干燥、刨光、截端、分等生产出具有一定规格尺寸、质量等级和使用特性的锯制产品。 3.2 锯材宽度 width 锯材窄面之间的垂直距离。 4 测试试件 试件经温度(20±2)℃和相对湿度(65±5)%的条件下调整至衡重,对应含水率为12%。 试件应从足尺截面锯材中选取,试件的长度要求按第6章规定,最大降低强度缺陷应随机放置在测 试区域内。 测试前,宜记录试件树种、产地、最大降低强度缺陷、干燥方法、含水率调整方法、重量和尺寸。试件 的重量和尺寸的精确度为1%。 试验后,立即在破坏部位附近截取长15mm整截面无缺陷的含水率片,用烘干法进行含水率测定。 密度测定按GB/T1933的规定。 5 测试条件 力学性能测试应在室内温度(20±2)℃和相对湿度(65±5)%的环境中进行;有特殊研究目的,或特 殊要求,可改变测试条件。选择合适的加载速度,试件宜在1min左右破坏,破坏时间应大于10s,小于 10min。应记录测试时温度、相对湿度、锯材含水率和锯材破坏时间。 1GB/T28993—2012 6 测试 6.1 抗弯强度和抗弯弹性模量 6.1.1 试验设备 6.1.1.1 试件支承加载夹具:支承块宽度应大于试件厚度,长度应大于试件厚度的1/2,通常不超过 200mm,如图1所示。试件截面的宽度与厚度比b/d≥3时,应增加侧向支撑以防止侧向变形,而且不 应阻碍试件在荷载方向上的变形。 说明: A———试件固定端; B———跨度内中点; C———试件移动端; F———荷载; L———跨度; e———试件挠度; d———试件截面厚度; b———试件截面宽度。 图1 抗弯强度和抗弯弹性模量测试示意图 6.1.1.2 加载装置应满足规定精度。 6.1.2 试件 试件最小长度不能小于试验跨距,试验时跨度与锯材截面宽度比(L/b)为17∶1至21∶1,其比宜 采用18∶1。在支承点以外试件长度应小于10倍试件宽度,同时应大于2倍试件宽度。试件的尺寸以 实际测量的尺寸为准。 6.1.3 试验步骤 6.1.3.1 在试验前,应测量试件截面尺寸和长度。 6.1.3.2 将试件放在支座上,试件最大强度降等缺陷应尽量放置在加载点之间,弯曲受拉面随机选择。 弯曲时,钝棱、大面积腐朽等缺陷不应放置在加载位置,避免由于大面积缺失或局部丧失承载能力而出 现测量误差。 2GB/T28993—2012 6.1.3.3 测试抗弯弹性模量时,测量试件挠度的上、下限荷载差为最大荷载的10%~40%,为保证加 荷范围不超过试件的比例极限应力,试验前,可在每批试件中,选2~3个试件进行观察试验,绘制荷载- 挠度曲线,在其直线范围内确定上、下限荷载。试验机以均匀速度先加荷至下限荷载,立即记录锯材挠 度。然后加荷至上限荷载,再次记录锯材挠度,随即卸荷。如此反复3次。每次卸荷,应稍低于下限,然 后再加荷至下限荷载。 6.1.3.4 抗弯弹性模量试验完毕后,持续加载至试件完全破坏。 6.1.3.5 记录荷载-挠度曲线、初次破坏、最大荷载以及发生突然变化处的荷载,描述试件破坏特征。 6.1.4 计算结果 抗弯弹性模量Em,应该从荷载-挠度图中的线弹性部分选择对于荷载每增加ΔF,相应引起的挠度 增加量Δe,按式(1)计算,准确至10MPa: Em=23 108×Læ èçö ø÷ b3 ×ΔF Δæ èçö ø÷ e×1 d…………………………(1) 式中: Em———抗弯弹性模量,单位为兆帕(MPa); L———试样跨度,单位为毫米(mm); b———试件截面宽度,单位为毫米(mm); d———试件截面厚度,单位为毫米(mm); ΔF———上、下限荷载差,单位为牛顿(N); Δe———ΔF引起的挠度,单位为毫米(mm)。 抗弯强度按式(2)计算,准确至0.1MPa: fm=FmaxL db2…………………………(2) 式中: fm———抗弯强度,单位为兆帕(MPa); Fmax———最大荷载,单位为牛顿(N); L———试样跨度,单位为毫米(mm); b———试件截面宽度,单位为毫米(mm); d———试件截面厚度,单位为毫米(mm)。 6.2 顺纹抗拉强度 6.2.1 试验设备 6.2.1.1 夹紧装置:可将拉伸荷载从驱动夹头传递至固定夹紧端,如图2所示。在试件截面上不施加 任何弯曲冲量,允许在拉伸荷载下产生滑移,避免造成试样在夹头内破坏或应力集中破坏。该设备可通 过平板连接到试件上,或通过其他形式夹紧试件。 3GB/T28993—2012 说明: 1———拉伸夹具; F———荷载; d———试件截面厚度; b———试件截面宽度。 图2 顺纹抗拉强度测试示意图 6.2.1.2 加载装置:应匀速加载,并满足荷载精度可移动的加载夹具。在加载过程中拉伸夹紧处木材 破坏最小,滑移尽量小。根据试验要求,可调整移动和固定拉伸夹头之间的距离。 6.2.1.3 加载:可显示最大荷载,并且可进行校正以确保精度。 6.2.2 试件 试件最大降低强度缺陷随机分布在测试区域内,试件测试长度应不小于12b,同时试件长度应包含 夹具长度。 6.2.3 试验步骤 6.2.3.1 测量试件截面尺寸和长度。 6.2.3.2 将试件放在2个拉伸夹具之间并使两者轴线对中。夹具通过螺栓或者是楔形钳夹来夹紧试 件。如采用后者应当施加很小的预应力,以确保每个钳夹移动相等的量,保持试件和钳夹沿轴向对齐。 如果采用螺栓或者是楔形钳夹,则需要稳定而有力的夹紧钳夹,防止滑移。 6.2.3.3 记录荷载-变形曲线和最大荷载,描述试件破坏的特征。 6.2.4 计算结果 顺纹抗拉强度ft,0按式(3)计算,准确至0.1MPa: ft,0=Fmax db…………………………(3) 式中: ft,0———顺纹抗拉强度,单位为兆帕(MPa); Fmax———最大荷载,单位为牛顿(N); b———试件截面宽度,单位为毫米(mm); d———试件截面厚度,单位为毫米(mm)。 6.3 顺纹抗压强度 6.3.1 试验设备 6.3.1.1 加载装置:具有各向自由转动的作用,荷载均匀地分布在轴心上,并可控制加载速度和满足加 载精度要求。 4GB/T28993—2012 6.3.1.2 支承块:荷载应均匀作用在试件横截面,而不产生偏心。采用球铰作为轴心抗压试验的支承 装置时,球的半径宜小,有利于转动灵活和准确对中。球面半径宜为试件截面尺寸最大边(试件与球座 之间的承压面)的1~2倍。 6.3.1.3 侧向支撑:当试件的b/d>3时,利用侧向支撑防止试件在测试过程中产生扭曲,而侧向支撑 在试件的宽侧面的压力应对称,同时不妨碍试件长度方向的压缩变形和加载。侧向支撑可是连续的,也 可是间断的,但应对称布置的,非连续测向支撑之间的间距应当小于横截面的回转半径的17倍。 6.3.2 试件 试件最大降低强度缺陷随机分布在测试区域内,试件长度应为8b+2000mm,如图3所示。沿试 件长度方向施加压缩荷载F,直到试件发生破坏。为了防止试件长度方向发生扭曲,侧向支撑滚柱之间 的间距范围为10d~10b。 说明: 1———侧向支撑; F———荷载; d———试件截面厚度; b———试件截面宽度。 图3 顺纹抗压强度测试示意图 也可采用短柱法测试顺纹抗压强度,应从每一个试件块中至少截取2块测试试件,其中一块包含最 大强度降等缺陷,另一块包含次要降等强度缺陷,试件的长度应不小于2.5b,代替该锯材最薄弱的 截面。 对于最大和次最大降低强度缺陷分别小于要求的长度,并且两个缺陷又彼此独立的试件,在两个试 件中间截断。然后,将每一个测试试件截至需要的长度。如果两个降等非彼此独立的话,则在一个试件 中包含两个缺陷(即使试件的长度超过要求的长度)。最后,参照上述方法,选择第二个测试横截面。注 意锯解时锯口不经过主要缺陷