古建筑舊木材材性變化及其無損檢測研究.pdf

1、本文以故宮武英殿正殿維修時替換下來的落葉松(Larixsp.)、軟木松(Pinussp.)、云杉(Piceasp.)、杉木(Cunninghamialanceolata)和硬木松(Pinussp.)5個樹種舊木材為試驗(yàn)材料，研究了使用50～135年后各樹種未腐朽材物理力學(xué)性質(zhì)的變化及不同程度腐朽落葉松和軟木松木材的物理力學(xué)性質(zhì)衰減，定量分析了落葉松腐朽舊木材的阻力儀檢測結(jié)果，討論了FFT分析儀檢測未腐朽舊木材的動態(tài)彈性模量與靜態(tài)彈性模量

2、及抗彎強(qiáng)度的關(guān)系，目的是為了把握古建筑木結(jié)構(gòu)用材因長時間使用引起的物理力學(xué)性質(zhì)變化和腐朽衰減，探索古建筑木結(jié)構(gòu)材質(zhì)狀況無損檢測結(jié)果定量化的分析方法和途徑，為古建筑木結(jié)構(gòu)的保護(hù)維修提供科學(xué)理論依據(jù)。研究主要結(jié)果如下： (1)落葉松、軟木松和杉木樹種未腐朽舊木材各項(xiàng)材性下降；硬木松和云杉樹種舊木材各項(xiàng)材性增大；2004年維修時使用的軟木松新鮮健康材的材性與使用了135年后的未腐朽軟木松木材的材性相當(dāng)。 (2)落葉松和軟木松木

3、材隨著腐朽程度的加重，力學(xué)性能迅速衰減，其中抗彎強(qiáng)度降低最為明顯，其次是抗壓強(qiáng)度，密度變化最小。達(dá)到“3”級腐朽時，2個樹種舊木材抗彎強(qiáng)度剩余率均為30％左右，抗壓強(qiáng)度的剩余率約為40％和50％。 (3)落葉松、軟木松和云杉樹種的密度與各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)之間呈極顯著相關(guān)，落葉松和軟木松樹種各自抗彎彈性模量與抗彎強(qiáng)度之間，也都達(dá)到了極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)都在0.70以上。 (4)分析落葉松木材阻力儀(Resistograph)檢測

4、值的變化時，將其劃分為波峰區(qū)、平均值區(qū)和波谷區(qū)三個區(qū)域，并分別計(jì)算平均值。隨著腐朽程度的加大，各檢測平均值明顯降低，尤其是從“3”級至“4”級腐朽降低最為明顯，但波峰、波谷及加權(quán)平均值衰減率的差異不顯著。波谷值與氣干密度、抗彎強(qiáng)度及順紋抗壓強(qiáng)度之間極顯著相關(guān)，波峰值和加權(quán)平均值與氣干密度及抗彎強(qiáng)度極顯著相關(guān)，與順紋抗壓強(qiáng)度顯著相關(guān)。 (5)FFT分析儀檢測落葉松和軟木松木材的縱向動態(tài)彈性模量與靜態(tài)彎曲彈性模量及抗彎強(qiáng)度之間極顯著