实验8木材试验|试样制作、仪器设备和试验步骤

（1）木材试验的一般规定

1）取样

试样的制作必须按《木材物理力学试验用材的锯解及试样截取方法》（GB/T 1929—2009）的规定进行。

2）试样制作

试样毛坯达到当地平衡含水率时，方可制作试件。试样各面加工均应平整，其中一对相对面必须是正确的弦切面；试样尺寸的允许误差，长度为±1 mm，宽或厚度为±0.5 mm。试样上不允许有任何缺陷，且必须清楚地写上编号。

3）主要仪器设备

①木材全能试验机。承载力为20~50 kN。

②天平（感量0.001 g）、秤量瓶、烘箱等。

③测量工具。钢直角尺、量角卡规（角度为106°32′）、钢尺、游标卡尺。

（2）木材含水率测定

木材含水率测定按标准《木材含水率测定方法》（GB/T 1931—2009）进行试验。

1）试验步骤

①试样截取后，应立即称量，准确至0.001 g。

②将试样放入温度为（103±2）℃的烘箱中烘8 h后，自烘箱中任意取出2~3个试样进行第一次试称，以后每隔2 h试称一次。最后两次质量差不超过试样质量的0.5%时，即为恒重。

③将试样自烘箱中取出放入玻璃干燥器内称量瓶中，并盖好瓶盖。试样冷却到室温后，即从称量瓶中取出称量。

2）结果计算

试样的含水率W（%）按下式计算（准确至0.1%），即

式中：m0、m1——为试样烘干前后的质量，g。

（3）木材顺纹抗拉强度试验

木材顺纹抗拉强度测定按《木材顺纹抗拉强度试验方法》（GB/T 1938—2009）进行。

1）试件制备

试件按实验图8.1所示的形状和尺寸制作。纹理必须通直，年轮层应垂直于试样有效部分（指中部60 mm长的一段）的宽面，有效部分与两端夹持部分之间的过渡弧应平滑，并与试样中心线相对称，有效部分宽、厚尺寸允许误差不超过±0.5 mm，并在全长上相差不得大于0.1 mm。软材树种的试样，须在两端被夹持部分附以90 mm×14 mm×8 mm的硬木夹垫，用胶合剂或木螺钉固定在试样上。

实验图8.1　顺纹抗拉试件形状和尺寸

1—木夹垫；2—木螺钉

2）试验步骤

①在试件有效部分中央，用卡尺测量厚度a和宽度b（精确至0.1 mm）。

②将试样两端夹紧在试验机的钳口中，使两端靠近弧形部分露出20~25 mm，先夹上端，调试验机零点，再夹下端。

③试验以均匀速度加荷，在1.5~2.0 min内使试样破坏。记录破坏荷载P（准确至100 N）。若试样拉断处不在有效部分，试验结果作废。

④阔叶树试验后，应立即在有效部分截取30 mm一段，测定其含水率。

3）结果计算

含水率为W%的木材顺纹抗拉强度σtw按下式计算（精确至0.1 MPa），即

（4）木材顺纹抗压强度试验

木材顺纹抗压强度测定按《木材顺纹抗压强度试验方法》（GB/T 1935—2009）进行。

1）试件制备

试件尺寸为20 mm×20 mm×30 mm，其长轴与木材纹理相平行，并垂直于受压面。

2）试验步骤

①用卡尺测量试件受力面的长度a及宽度b（精确至0.1 mm）。

②将试件立放在试验机承压板的中心位置，以均匀速度加荷，在1.5~2.0 min内使试样破坏，试验机指针明显退回或数字显示的荷载有明显减少为止。记录破坏荷载P（准确至100 N）。

③试验后立即将整个试样进行含水率测定。

3）结果计算

含水率为W%的木材顺纹抗压强度σcw，按下式计算（精确至0.1 MPa），即(www.xing528.com)

（5）木材抗弯强度试验

木材抗弯强度测定按《木材抗弯强度试验方法》（GB/T 1936—2009）进行。

实验图8.2　抗弯强度试验装置

1—试验机压头；2—试验机支座；3—试样；4—钢垫片

1）试件制备

试件尺寸为20 mm×20 mm×300 mm，其长轴方向与木材纹理相平行。

2）试验步骤

①木材只作弦向抗弯试验。在试件长度的中央，用卡尺沿径向测量宽度b，沿弦向测量高度h（精确至0.1 mm）。

②将试件放于试验机抗弯支座上，其跨距为240 mm，试件上放上抗弯压头使试件三等分受力。抗弯支座和压头与试样两径面间必须分别加垫30 mm×20 mm×5 mm的钢垫片，如实验图8.2所示。

③均匀速度加荷，在1.0~2.0 min内使试样破坏，记录破坏荷载P（准确至10 N），并立即从靠近试样破坏处，锯取长约30 mm的木块一段，随即测定其含水率。

3）结果计算

试样含水率为W%的抗弯强度σfw按下式计算（精确至0.1 MPa），即

式中：L——支座间跨距，mm；

b、h——为试样的宽和高，mm。

（6）木材顺纹抗剪强度试验

木材顺纹抗剪强度测定按《木材顺纹抗剪强度试验方法》（GB/T 1937—2009）进行。

1）试件制备

制作抗剪试件时，应使受剪面为正确的弦面或径面，试件形状如实验图8.3所示，试样尺寸误差不超过±0.5 mm，试样缺角部分的角度，须用特制的角度为106°42′的角规进行检查。

2）试验步骤

①用卡尺测量试件受剪面的宽度b和高度h（精确至0.1 mm）。

实验图8.3　顺纹抗剪试样的形状和尺寸

②将试件装入木材抗剪夹具的斜L形垫块3上（实验图8.4），调整螺杆4和5，使试样顶面和缺角Ⅰ面贴紧夹具上部凹角的相邻两侧面，至试样不动为止。再将压块置于试样斜面Ⅱ上，并使其侧面紧靠附件的主体。

③将装好试件的抗剪夹具置于试验机上，使压块6的中心对准试验机上压头的中心位置，以均匀速度加荷，1.5~2.0 min内使试样破坏，记录破坏荷载P（精确至10 N）。

④将试件破坏后的小块部分立即进行含水率测定。

3）结果计算

含水率为W%试件的顺纹抗剪强度σsw按下式计算（精确至0.1 MPa），即

实验图8.4　顺纹抗剪试验附件及试验装置

1—附件主杆；2—楔块；3—L形垫块；4，5—螺杆；6—压块；7—试样；8—圆头螺钉

式中：θ——加荷方向与顺纹方向之间的夹角（16°42′），cosθ=0.957 8。

（7）木材标准含水率强度换算

含水率对木材强度的影响很大，将试验时试件含水率W%的强度σw换算成标准含水率（W=12%）的强度σ12，方能相互比较。其换算式为：

σ12=σw[1+α(W-12)]

式中：W——试验时试件含水率（%），可按标准方法测出，也可以根据试验时环境的温度和相对湿度，由木材平衡含水率图查出。

α为含水率修正系数，α值按木材的受力性质与树种选取。

（8）木材试验结果评定

由试验结果确定木材在标准含水率下的平均抗拉、抗压、抗弯与抗剪强度，并由此比较其拉、压、弯、剪强度的大小关系。