摘要:由于结构胶合板具有优越的力学性能,其应用越来越广泛。笔者概述了结构胶合板主要力学性能及其国内外相 关检测装备,并总结了结构胶合板检测装备的共性关键技术。

关键词:结构胶合板;力学性能;阻燃胶合板

1结构胶合板 1.1简介

结构胶合板是胶合板家族的重要组成部分,是指 具有限定力学性能要求的胶合板。与普通胶合板相比, 结构胶合板单板层数较多、厚度较大、力学性能较高, 最重要的是结构用胶合板具有强度设计值。结构胶合 板从原材料上主要分为木质结构胶合板、竹质结构胶 合板、竹木复合结构胶合板等;从用途上主要分为集装 箱底板、混凝土模板和木结构建筑用胶合板。结构胶合 板广泛应用于建筑、桥梁、道路、运输等领城%

随着建筑、桥梁、道路、运输等领域的蓬勃发展,对 专业提供优质结_胶合板的需求量日益增加,市场潜力巨大,因 此,急需开发高性能、低成本、环保的结构胶合板,包括 物理力学性能好、握钉力强、结构性能和尺寸稳定性

好、耐老化及耐化学腐蚀的结构胶合板。

1.2结构胶合板的主要性能

作为木质工程材料之一,结构胶合板必须具有一 定的承载能力。除了要求具有良好的外观性能、物理性 能、表面性能、耐久性(老化性能)、加工性能以外,对结 构胶合板的静曲强度、弹性模量、内结合强度、胶合强 度、抗压强度、抗拉强度、握螺钉力和冲击韧性等力学 性能指标提出了更高的要求。因此,必须对其进行均布 载荷、集中静载和冲击载荷等力学性能测试。

2结构胶合板力学性能检测方法及相关标准

2.1国外概况

胶合板是主要的建筑材料和结构材料之一。在结 构胶合板物理力学性能检测技术研究方面,国外主要 开展了弹性模量和缺陷无损检测技术的研究。弹性模 量的无损检测方法主要有振动法、超声波法、应力波法 等,其中振动法应用最广泛。胶合板的缺陷无损检测最 初使用X射线检测法和超声波检测法,随着计算机技 术的迅速发展,缺陷无损检测朝着高速化、智能化方向 发展,比如基于图像处理的缺陷检测技术。

国外结构胶合板相关标准有:美国工程木协会 (APA)发布了关于建筑覆面板材料的APA PS1—95 《建筑和工业用胶合板》、APA PS2—2004《木基结构材 料试验方法》、APA PRP108《建筑板材性能标准和资 格政策》等;加拿大发布了国家标准CAN/CSA-0325. 0—92《建筑结构覆板标准》、CAN/CSA-0325.1—92 《建筑结构覆板性能试验方法》;美国材料与试验协会 标准(ASTM)发布了 ASTM E72—1995《建筑用面板传 导强度的试验方法》、ASTM D2718—2000《结构板平 面剪切(滚剪)试验方法》、ASTM 03500—90(2003)《结 构板抗拉结构的试验方法》、ASTM D3499—94(2005) 《木质结构板抗冲击韧性的试验方法》、ASTM D3043—00(2006)《检验结构板弯曲情况的标准方法》、 ASTM D3044—94(2006)《检验木质结构板剪切模数的 试验方法》、ASTM D2719—89(2007)《结构板纵向剪切 的试验方法》以及ASTM D3501~05a《木质结构板的 压缩试验方法》等。

2.2国内概况

随着结构胶合板市场需求量的逐渐增加,国内相 关产品及其检测技术研究开始起步。主要开展了弹性 模量、蠕变性能、握钉力、冲击荷载性能、均布荷载性能 及尺寸稳定性等测试p〜81,大多采用实验室试验机常规 力学性能测试法。应力波与超声波法虽巳应用于弹性 模量测试及其在线检测方面,但研究成果较少。

目前已发布结构胶合板相关的国家标准有:GB/ T19536 — 2004《集装箱底板用胶合板》、GB/ T21128 —2007《结构用竹木复合板》、GB/ T22349 一 2008《木 结构覆板用胶合板》、GB/T17656 — 2008《混凝土模板 用胶合板》。

3结构胶合板主要力学性能检测装备

结构胶合板克服了木材自身的缺点,比如因组织 构造和干缩湿涨导致的力学性能各向异性、天然缺陷 和幅面尺寸限制等,具有强重比大、尺寸稳定性高的特 点,所以在使用过程中逐渐成为了人造板的一个重要 分支品系。随着进一步深化对各种用途的结构板产品 木材原料的优材优用、适材适用,结构胶合板产品质量 的可控性引起了广泛关注,尤其是作为木质工程材料 时,结构胶合板的强度设计是必不可少的一环。产品的 质量控制水平的关键在于实验室和工厂化在线检测技 术的水平和评价体系是否完善,因此,开发结构胶合板 性能检测装备成为了首要任务。目前国内外巳开发了 多种检测设备,能够对结构胶合板进行力学性质的检
测。根据测试方法和原理,胶合板检测装备主要有常规 力学性质测试设备和无损检测设备,介绍如下。

3.1立式弯曲试验机

立式弯曲试验机由两组加载框架、传动机构、液压 装置、力矩和位移传感器以及数据采集系统组成,其中 加载框架由主动立柱和从动立柱构成,通过两组加载 框架分别在板材两端相对应的边部施加载荷。开始工 作前,按照标准要求的测试间距,主动立柱移至相应位 置,且保证两立柱之间的距离和平行度。测试开始后, 加载框架以其主动立柱为轴心作圆弧运动来弯曲板 材,两端提供大小相等且反向的弯曲力矩,变形量测量 精度达到0.02mm。主要用于大尺寸结构板材或截取的 板条的弯曲特性试验。美国Metriguard公司和中国林 科院木工所等单位相继开发了立式弯曲试验机。

3.2力学试验机

力学试验机主要包括控制系统、驱动单元、伺服电 机、齿轮、皮带、横梁系统、功能附件及反馈装置等。控 制系统发出给定信号,通过功率放大器驱动电机,电机 转动带动齿轮和皮带运行,使横梁开始移动,反馈装置 将横梁的位移信号反馈给控制系统,再与控制系统中 的给定信号比较,形成闭环控制系统。通过配置不同功 能附件来实现标准规格尺寸结构胶合板试件的拉伸强 度、抗弯强度、剪切强度等力学指标的测试。美国Iri-stron公司和济南试金集团有限公司等相继开发了多 种型号的力学试验机。

3.3剪力墙测试设备

剪力墙测试设备主要由固定框架、传动机构、液压 装置、力矩和位移传感器以及数据采集系统组成。根据 建筑墙体受力特点,主要测试结构胶合板墙体抵抗水 平风载和地震荷载作用的能力。剪力墙测试设备主要 针对高度为2.4m或以上的墙体,通过测试与分析不同 构造参数,如墙板安装的连接方式、连接件规格及性能 参数、连接件中心间距等,研究剪力墙承载能力和刚度 及其影响因素。