【国家标准(GB)】 竹材物理力学性质试验方法

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GB/T15780-1995
竹材物理力学性质试验方法
Testing methods for physical and mechanicalpropertiesofbamboos
1995-12-08发布
国家技术监督局
1996-07-01实施
中华人民共和国国家标准
竹材物理力学性质试验方法
Testingmethods forphysical and mechanicalpropertiesofbamboos
1主题内容与适用范围
GB/T15780-1995
本标准规定了竹材物理力学试材采集和试样截裁取、试验方法基本规定、试验方法和试验报告。本标准适用于胸高直径50mm以上，竹壁厚度4mm以上的片状无症竹材节间小试样的物理力学性质试验，
2试材采集和试条势制
2.1试材采集
2.1.1为获得某种竹材的基本性质，须选择具有代表性的竹子产区采集试材。对分布广的竹种，应按不同气候、地理置、土垠等自然条件，分区采集。2.1.2在采集区的竹林中，从胸高直径50mm以上，不少于100株的样竹中，分选取有代表性、成势、无缺陷的样竹不少于15株。竹材成然期以当地习俗为准。2.1.3样竹伐倒前，在胸高部位以上标明北向标记。2.1.4样竹伐倒后，记录胸径、枝下高及竹高。每株从离地约1.5m的整竹节处，向上载取约2.0m长一段，在整竹节处截断作为试材，枝下高较低、胸径较小的竹种，可以从离地约1.0m的整竹节处，向上截取约2.0m长一段，在整竹节处截断作为试材，试材应有明显编号。2.1.5试材采伐后，应及时交运，以免变色、开裂、腐朽和虫驻。2.2试条劳制
2.2.1从每株约2m长的竹段中，选择无明显缺陷及竹青无损伤，节间长度在200mm以上的两节竹简。靠下面的一节竹简，按图1在东、南、西、北方向分别劈制宽度为15mm及30mm的竹条各一根，宽度为15mm的竹条供制作干缩性、密度、抗弯强度和抗弯弹性模量试样。宽度为30mm的竹条，供制作顺纹抗压、顺纹抗剪试样。靠上面的一节竹简，按图2在东、南、西、北方向分别努制宽度为15mm的竹条各一根，供制作顺纹抗拉试样，如节间长度不足280mm时，允许在试样端部60mm长的夹持部位带有竹节。
国家技术监督局1995-12-08批准1996-07-01实施
GB/T15780-1995
图1干缩、密度、抗弯、纹抗压、顺纹抗剪试条剪制方法w
图2顺抗拉试条势制方法
2.2.2制作干缩性试样用的试段，应浸泡于常逼清水中至尺寸基本稳定后，方可制作试样，其他劳制后的试条，应在室内疏堆气干，堆集时应竹黄朝下，并在最上层用重物适当加压，以防试条翘曲变形。2.2.3试条气干后，置于温度为20土2℃，相对混度为65%土5%的环境中进行含水率调整，至质量达到基本稳定，方可制作试样，
3试验方法基本规定
3.1试样制作要求和检查
3.1.1除在试验方法中另有规定外，试样不允许有缺陷。试样相对的两个径面应平整并相互平行，两个弦面保翻竹青及竹黄原状，径面与端面应相互垂直。每个试样上必须清楚地写上编号3.1.2试样制作精度.除在各项试验方法中有具体要求外，试样长度允许误差为土1.0mm，宽度允许误差为土0.5mm，但在试样全长上宽度的相对偏差应不大于0.2mm。3.2、试样含水率的调整
用气干试条制作的试样，应置于温度为20士2℃，相对湿度65%士5%的恒温恒湿室或恒温恒湿箱中，调格试样含水率约为12%的平衡状态。如环境温度低于或高于20士2C时，需相应降低或升高相对湿度，以保证试样含水率为12%。3.3实验室条件
实验室应保持温度20士2℃，相对混度65%土5%。如实验室不能保持这种环境时，经调整含水率后的试样，应存放在密闭容器中，试验时才取出3.4试验设备的校正
试验机及其他精密计量仅器和测试量具，应按国家计量部门的检定规程定期检定。3.5试验结果的计算
3.5-1各项竹材物理力学性质的试验结果，均应按各项试验方法中规定的公式计算。3.5.2处理试验结果时必须计算出下列各统计量：3.5.2.1按式(1)求出算术平均值：Er
式中：试验结果的平均值，
工—每个试样的试验结果；
n—试样的个数。
3.5.2.2按式(2)求出标准差：
式中，S-—试验结果的标准差，GB/T15780-1995
3.5.2.3按式（3）求出平均值的标难误差一试验结果平均值的标准误差。式中：S.-
3.5.2.4按式（4）求出变异系数，以百分率计：V=
式中：V——试验结果的变异系数、%。S
3.52-5当置信水平为0.95时，按式（5)求出试验结果的准确指数，以百分率计：P
式中P一试验结果的准确指数，义。2S,
3.5.2.6按0.95的置信水平，P为5%时，按式（6）求出试验所需最少试样数量：M
式中：ni
所需最少试样数；
待测定性质的变异系数，%；
一结果可靠性指标，按0.95的置信水平取1.96P一试验结果的准确指数，取5%。（2)
...（4)
为近似估计试验所需试样最少数量，可利用下列竹材各主要性质的变异系数平均值。竹材性质
顺纹抗压强度
抗弯强度
抗弯弹性模量
顺纹抗剪强度
变异系数，%
各项物理力学试险结果计算的修约应符合GB8170《数值修约规则》的规定，4试验设备
4.1试验机
4.1.1根据不同的试验项目可分别采用最大荷较不大于5000N或50000N的加荷范围。并应具有3
球面滑动支座。
4.1.2示值误差不大于±1.0%。
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4.2能调节温度20士2C.相对湿度65%土5%的调温调湿机或调温调湿箱。天平，准确至0.001g。
百分表，准确至0.01mm，井应附有百分表架，4.5
游标卡尺，准确至0.1mm。
烘箱，应能保持103士2C，
玻璃干燥器、称量瓶。
秒表。
竹材试验方法
5.1含水率的测定
5.1.1原理
试样中所含水分的质量与全干试样质量之比，以百分率计。5.1-2试样
在试条或物理力学试验后的试样上选取。附在试样表面上的竹眉、碎片应清除干净。5.1.3试验步
5.1.3.1选取试样后立即称量，准确至0.001R。将结果填人附录A含水率测定记录表中。5-1.3-2试样在烘箱内保持益度103士2C，烘至4h盾，取1~2个试样进行试称，以后每需2h试称一次，至最后两次之差不大于0.002g时，即可认为达到全干。5.1.3.3从烘箱中取出试样，放人装有干燥剂的玻璃干燥器内的称量瓶中，盖好称量瓶和干燥器盖。试样冷却至室温后，自称量瓶中取出称量，准确至0.001g。5.1.4结果计算
试样含水率按式(7)计算,准确至0.1%。W=型二m×100
式中：W试样含水率，%：
m—试验时试样质量.gl
m——试样全干时质量g.
5.2干缩性的测定
5.2-1原理
含水率低于纤维饱和点的竹材，其尺寸和体积随含水率的降低面缩小，竹材从湿材到气干时或全干时的尺寸，体积之差值，与湿材尺寸、体积之比，表示竹材气干时或全干时的线干缩性及体积干缩性。5.2.2试样
5.2.2.1试条劈制，按2.2条规定。5.2.2-2在每一试条上裁取个试样试样用饱和水分的湿材制作，尺寸为10mm×10mm×tmm竹壁厚），不允许与密度的测定用同一个试样。5.2.2.3试样制作要求和检查按3.1条规定，5.2.3线丰缩性测定
5-2.3.1试验步骤
5.2.3.1.1在试样任一径面长度的中央，划一条垂直于竹青和竹黄面的直线，在靠近直线两端的竹青、4
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竹黄处，各划一点，并在竹黄面的中心位置划一四点，用百分表测量装置，在试样上的圆点处分别测量径间、弦向尺寸，填入附录B干缩性测定记录表中，准确至0.01mm，5.2.3.1.2试样在3.2条规定的环境中气干10天后，用2~3个试样试测弦向尺寸然后每隔2天试测一次至连续两次试测结果之差不大于0.02mm时，即认为已达到气干，再按5.2.3.11条测量试样径向、弦向尺寸，并称量试样质量，准确至0.001g。5.2.3.1.3将试样放在烘箱中，按5.1.3.2~5.1.3.3条规定进行烘干并称出试样全干时质量。按5.2.3.1.1条分别测量出径向和弦向尺寸，5.2.3.1.4在测量过程中，试样如发生开裂或形状情变时应予含弃。5.2.3.2结果计算
5.2.3-2.1试样从湿材至全干时径向或弦向的全干缩率，按式（8）计算准碗至0.1%B.
式中：B—试样径向或弦向的全干缩率，%；La
-L×100
截材试样径向或弦向靠竹青、竹黄处尺寸的均值，mm：一试样全干时径向或弦向靠竹青、竹黄处尺寸的均值，mm。5.2.3.2-2试样从墨材至气干时，径向或弦间的气干干缩牵，按式（9）计算，准确至0.1%B.= - l× 100
式中，B.一试样径间或弦向的气干干缩率，%；L，一试样气干时径向或弦向靠竹青、竹黄处尺寸的均值，mm，.（8)
5.2.3.2.3根据试样气干和全干时的质量，按5.1.4条规定，计算出试样气干时的含水率，以说明其变化范围。
5.2.4体积干缩性测定
5.2.4.1试验步
52.4.1.1按5.2.3.1.1~5.2.3.1.3条进行试验，在试样任一横断面上的中部，划一条乘直于竹青、竹黄的直线，在靠近直线两端的竹青，竹黄处，各划一西点测出试样纵向湿材时气干时，全千时的尺寸。
5.2.4.1.2计算出试样湿材时、气干时、全干时的体积。5.2.4.2结果计算
5.2.4.2.1试样从湿材到全干时的体积全干缩率，按式（10）计算，准确至0.1%。Pvra
式中，——试样体积的全干缩率，%V...—一试样强材时的体积，mmV.一试样全千时的体积，mm.
Y-Vox100
5.2.4.2.2试样从湿材到气干时的体积干缩率，按式（11）计算，准确至0.1%。(10)
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式中：一试样体积的气干干缩率，%；V.一试样气干时的体积.mm
5.3密度的测定
5.3.1原理
试样的质量与体积之比，求出竹材的密度。5.3.2试样择
5.3.2.1试条劈制.按2.2条规定.-V
5.3.2.2在每试条上截取个试样，试样尺寸为10mmX10mmXtmm（竹壁厚）。不允许与干缩性的测定用间个试样。
5.3.2.3试样制作要求和检查，试样含水率的调整，分别按3.1条和3.2条规定，5.3.3、气干密度的测定
5.3.3.1试验步照
5.3.3.1.1在气干试样的任一径面、端面的中央·各划一条垂直于竹青、竹黄面的直线，在虑近真线两端的竹青、竹黄处各划一点，并在竹黄面的中心位置划一因点，用百分表测量装置，在圆点处分别测出试样径向、弦向、纵向尺寸，准确至0.01mm。称出试样质量，准确至0.001g，将测试结果填入附录C密度测定记录表中
5.3.3.1.2按5.1条将试样烘干，测定其含水率。5.3.3.1-3测量试样全干时的径向弦向，纵向尺寸，准确至0.01:mm5.3.3.2结果计节
5.3.3.2.1试样含水率为W%时的气干密度，按式(12）计算，准确至0.001g/cm。Pw-V
式中，pw-试样含水率为W%时的气干密度·g/cmmw—试样含水率为W%时的质量·gt.Vw
一试样含水率为w%时的体积，cm。5.3.3.2.2试样的体积干缩系数，按式（13）计算，准确至0.001%，K
式中：K一试样的体积干缩系数，%；V.-~试样全千时的体积，cm；
W——试样含水常，%。
5.3.3.2.3试样含水率为12%时的气干密度，技式（14)计算，准确至0.001g/cm。P=Pw[1-0.01(1-K)(W-12))
式中：陷——试样含水率为12%时的气干密度/cm6
（12)
（13)
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试样含水率在9%~15%范围内按式(14)计算有效5.3.4全干密度的测定
5.3-4.1试验步
5.3.4.1.1按5.1.3.2~5.1.3.3条，将试样烘干，称出试样全干时的质量，准确至0.001g5.3.4.1.2按照5.3.3.1.1条，用百分表测量试样全干时的径向、弦向和织向尺寸，准确至0.01:mm。5.3.4.2结果计算
试样全干时的密度，按式（15)计算，准确至0.001g/cmP-
式中：—一试样全千时的密度g/cm*；一试样全干时的质量+g。
5.3-5基本密度的测定
5.3.5.1试验步骤
5.3-5.1.1用饱和水分的试条制作试样。（15)
5.3.5.1.2按照5.3.3.1.1条，用百分表测量试样的径向、弦向和纵向尺寸，测量过程中，试样应保持避润状态。
5.3.5.1.3按5.1.3.2~5.1.3.3条，将试样烘干，称出试样全千时质量，准确至0.001g5.3.5.2、结果计算
试样的基本密度按式（16)计算，准确至0.001g/cmP,=
式中：P,——试样的基本密度，g/cm*V—试样饱和水分时的体积，cm
5.4颗纹抗压强度试验
5.4.1原理
沿试样的顺纹方向，以均勾速度施加压力至破坏，确定竹材的顺纹抗压强度。5.4.2试样
5.4.21试条的劈制.按2.2条规定。5.4.2.2在每一试条上截取一个试样，试样尺寸为20mm×20mm×tmm（竹整厚）5.4.2.3试样制作要求和检查、试样含水率调整，分别按3.1条和3.2条规定，5.4.3试验步骤
（16)
5.4.3.1在试样长度和宽度的中点处，用百分表测量竹壁厚度尺寸为试样厚度，弦向靠竹青、竹黄处的尺寸，取均值为宽度，准确至0.1mm，5.4.3.2将试样放在试验机球面滑动支座的中心位置，施力方向与纤维方向平行。5.4.3.3试验时以均匀速度加荷，在1士0.5min内使试样破坏。将酸坏荷载填入附录E顺纹抗压强度试验记录表中。
5.4.3.4试样酸坏后，立即将整个试样进行称量，准确至0.001g。按5.1条测定试样的含水率5.4.4结果计算
5.4.4.1试样含水率为W%时的顺纹抗压强度，按式(17)计算，准确至0.1MPa。7
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式中，ow试样含水率为W%时的顺纹抗压强度，MPa；P品破坏荷载.N；
6—试样宽度，mm：
一试样厚度（竹壁厚），mm。
5.4.4.2试样含水率为12%时的顺纹抗压强度，按式(18)计算，准确至0.1MPa。0=a[1+0.045(W-12))
式中：a一试样含水率为12%时的顺纹抗压强度，MPa：W-—试样含水率，%
试样含水率在9%~15%范围内按式(18)计算有效。5-5抗弯强度试验
5.5.1原理
采用简支架的支撑有式，在试样长度的中央，以均匀速度施加集中荷载至破坏，求出竹材的抗考强度。
5.5.2试样
5.5.2.1试条劈制，按2.2条规定，5.5.2.2试样尺寸为160mm×10mm×mm（竹壁厚）。5-5.2.3试样制作要求和检查、试样含水率调整，分别按3.1条和3.2条规定，5.5.3试验步
5.5.3.1抗弯强度只作弦向试验，在试样长度中点处，用百分表测量竹厚尺寸为宽度，弦向靠竹青、竹黄处的尺寸，取均值为高度，准确至0.1mm，5.5.3.2采用中央单点加荷，将试样放在试验装置的两个支座上，跨距为120mm。沿试样弦向以均匀速度加荷，在1土0,5min内使试样破坏。将破坏有载填入附录F抗弯强度试验记录表中，准确至10N。5.5-3.3试验后，立即在试样靠近破坏处，截取约30mm长的竹块一个进行称量，准确至0.001g。按5.1条测定试样的含水率，
5.5.4结果计款
5-5.4.1试样含水率为W%时的抗李强度.按式（19）计算，准确至0.1MPa，dpw
式中：
试样含水率为W%时的抗弯强度.MPa；一破坏荷载.N，
L两支座间跨距，为120mm
一试样宽度（竹壁厚），mm：
h试样高度，mm。
5-5.4-2试样含水率为12%时的抗弯强度，按式(20)计算，准确至0.1MPa，8
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0=0w[1+0.025(W-12)]
式中：biz——试样含水率为12%时的抗弯强度，MPa。试样含水率在9%～15%范围内按式(20)计算有效。5-6抗弯弹性模量的测定
5.6.1原理
试样受力弯曲时，在竹材弹性工作范圈内，按荷载与变形的关系确定抗弯弹性模量。5.6.2试样
（20）
试样应符合5.5.2条规定。可与抗弯强度用同一试样进行试验，先测定弹性模量，后进行抗弯强度试验。
5.6.3试验步翼
5.6.3.1采用弦向加荷：试样宽度和高度的测量，按5.5.3.1条规定，5-.6.3-2采用中央单点加有，用百分表测量试样的变形，试验装置如图3.图3抗弯弹性模量试验装置
1一试样：2百分表：3一百分表架5.6.3.3测量试样变形的下、上限荷载，为100～200N，试验时以均勾速度先加荷至下限荷线，立即读百分表指示值，读至0.005mm，并填入附录G抗弯弹性模量记录表中，然后经约10s加荷至上限荷载，再记录百分表指示值，随即卸荷。如此反复6次。每次卸有，应稍低于下限，然后再加荷至下限荷载。5.6.3.4抗弯弹性模量测定后，如不进行抗弯强度试验，应立印按5.5.3.3条规定截取含水率试样。按5.1条测定试样的含水率。
5.6.4结果计算
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5.6.4.1根据后三次测得的试样变形值，分别计算出上、下限的变形平均值。上、下限荷载的变形平均值之差，即为上、下限荷载间的试样变形值，5.6.4.2试样含水率为W%时的抗弯弹性模量，按式（21）计算，准确至10MPa。PL
46元了
式中：Ew——试样含水率为W%时的抗弯弹性模量,MPaP上、下限荷载之差,N
厂一上、下限荷载间的试样变形值，mm。-（21)
5.6.4.3抗弯弹性模量值不换算为含水率12%时的数值，但要说明该竹种试样试验时含水率的变化范围。
5-7顺纹抗剪强度试验
5.7.1源理
由加压方式所形减的剪切力，使试样受剪面呈瞬纹剪切破坏，以测定竹材的顺纹抗剪强度。5.7-2试样
5.7.2.1试条劈制，按2.2条规定。5.7.2.2在每一试条上截取一个试样，试样形状，尺寸见图4。试样受剪面为径面，长度为顾纹方向。图4顺纹抗剪试样
5.7.2.3试样制作要求和检查、试样含水率的调整，分别按3.1条和3.2条规定。5.7.3试验步骤
5.7.3.1用游标卡尺刀口处测量受剪面长度及厚度（竹壁厚），准确至0.1mm5.7.3.2将试样装入抗剪试验装置中，见图5。用调整频杆移动垫块2.直到与试样密切接触为止。但不许用调整爆杆紧压垫块和试样。10
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