恒溫恒濕處理對(duì)木質(zhì)建筑模板性能的影響研究

馬文平 吳建國(guó) 劉萌萌

摘要：本文通過(guò)對(duì)混凝土模板用膠合板的實(shí)驗(yàn)，研究了恒溫恒濕處理時(shí)間對(duì)木質(zhì)建筑模板性能的影響，通過(guò)恒溫恒濕處理板材的含水率上升，力學(xué)性能下降，為生產(chǎn)企業(yè)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)木質(zhì)建筑模板的檢測(cè)提供參考。

建筑模板常作為模具用于室外建筑、橋梁等部位，是典型的室外用人造板。其力學(xué)強(qiáng)度大，表面光滑度高，可加工性好，成本較低。木質(zhì)建筑模板在山東臨沂、日照等地生產(chǎn)較多。然而由于室外用人造板沒(méi)有強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，缺乏監(jiān)管，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中要求，對(duì)木質(zhì)建筑模板的力學(xué)性能指標(biāo)檢測(cè)前，應(yīng)將板材放置一定的溫度和濕度下進(jìn)行平衡處理，使建筑模板含水率平衡后再進(jìn)行檢測(cè)。然而對(duì)于部分檢測(cè)人員來(lái)說(shuō)往往很容易省略平衡步驟，直接進(jìn)行檢測(cè)，造成其數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，有時(shí)甚至帶來(lái)不可估量的損失。

為了驗(yàn)證平衡處理對(duì)板材的影響，我們選用典型的木質(zhì)建筑模板——混凝土模板用膠合板作為樣品。對(duì)板材進(jìn)行平衡處理，設(shè)定平衡溫度為（20±2）℃，濕度為（65±5）%，平衡時(shí)間分別為0小時(shí)、6小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí)、72小時(shí)、144小時(shí)，然后計(jì)算不同平衡時(shí)間對(duì)板材性能的影響。

1、平衡處理對(duì)模板含水率的影響

將板材鋸制成100×100（mm）大小的試件，每個(gè)實(shí)驗(yàn)各3塊，在恒溫恒濕狀態(tài)下分別放置，按照GB/T17657-1999中4.3分別測(cè)定其含水率，結(jié)果見(jiàn)圖1：

圖1. 恒溫恒濕平衡對(duì)板材含水率的影響

通過(guò)上圖可以看出，刨花板含水率隨著平衡時(shí)間的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，并于72小時(shí)后基本平穩(wěn)，由此可得，檢測(cè)板材含水率不應(yīng)經(jīng)過(guò)平衡處理。否則不能夠真實(shí)反映其所檢板材的含水率。

2、平衡處理對(duì)靜曲強(qiáng)度的影響

靜曲強(qiáng)度作為建筑模板最重要的項(xiàng)目之一，是指板材彎曲到斷裂時(shí)它所能承受的壓力強(qiáng)度。將板材鋸制成(20h+50)×50（mm）大小的試件(h為板材的厚度)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)橫紋縱紋各3塊，在恒溫恒濕環(huán)境下平衡一段時(shí)間后，按照GB/T17657-1999中4.9的方法分別測(cè)定橫紋和縱紋的靜曲強(qiáng)度,見(jiàn)圖2：

圖2. 恒溫恒濕平衡對(duì)板材靜曲強(qiáng)度的影響

由圖可看出，平衡處理對(duì)板材內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度性能影響較大，經(jīng)過(guò)平衡后由于板材木質(zhì)膠合板吸水后結(jié)合力降低，靜曲強(qiáng)度明顯減小，其中橫向靜曲強(qiáng)度降幅大于縱向。整體下降幅度可達(dá)到約5%。

3、平衡處理對(duì)彈性模量的影響

彈性模量是指材料在彈性變形階段內(nèi)，正應(yīng)力和對(duì)應(yīng)的正應(yīng)變的比值。往往跟靜曲強(qiáng)度值成正比，它能夠更好的反映板材對(duì)壓力的抵抗能力。彈性模量的尺寸和實(shí)驗(yàn)方法跟靜曲強(qiáng)度相同，結(jié)果見(jiàn)圖3

圖3. 恒溫恒濕平衡對(duì)板材彈性模量的影響

恒溫恒濕平衡對(duì)混凝土模板用膠合板彈性模量性能的影響與靜曲強(qiáng)度趨勢(shì)大體相同，當(dāng)板材平衡一段時(shí)間后，彈性模量值趨于穩(wěn)定。

4、平衡處理對(duì)膠合強(qiáng)度的影響

膠合強(qiáng)度是反應(yīng)膠合板單板與單板之間膠粘性的指標(biāo)，膠合強(qiáng)度直接反應(yīng)了膠合板的使用壽命。如果膠合強(qiáng)度值低，或者經(jīng)過(guò)煮沸后開(kāi)裂，說(shuō)明該膠合板使用壽命低。膠合強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法參考GB/T17657-1999中4.7進(jìn)行，采用Ⅰ類(lèi)膠合板的檢測(cè)方法。平衡對(duì)膠合強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖4.

圖4. 恒溫恒濕平衡對(duì)板材膠合強(qiáng)度的影響

隨著恒溫恒濕平衡時(shí)間的增長(zhǎng)，膠黏劑中水分增加，膠黏劑部分水解，導(dǎo)致膠合強(qiáng)度下降明顯，隨著水分恒定，水解的可逆反應(yīng)達(dá)到平衡，膠合強(qiáng)度也趨于穩(wěn)定。

由以上四點(diǎn)可以看出，恒溫恒濕處理對(duì)木質(zhì)建筑模板性能影響較大：一方面隨著溫度和濕度的增加，空氣中的水分逐步滲入木質(zhì)結(jié)構(gòu)和膠黏劑中，增加了板材的含水率；另一方面，水分的進(jìn)入使得木材中木質(zhì)纖維細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，膠黏劑部分水解，對(duì)板材的力學(xué)性能有降低的作用。從混凝土模板用膠合板的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，平衡后的力學(xué)性能下降幅度能夠達(dá)到5%左右。由此可得，通常板材的含水率對(duì)其力學(xué)性能影響很大，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，同一板材的力學(xué)性能跟含水率成反比趨勢(shì)，含水率越高，則力學(xué)性能越差。

本實(shí)驗(yàn)采用的平衡時(shí)間最長(zhǎng)為7天，平衡含水率數(shù)據(jù)表明，平衡7天板材質(zhì)量已經(jīng)恒定。但是對(duì)于其他木質(zhì)結(jié)構(gòu)板材由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，飾面材料不同，會(huì)導(dǎo)致水分滲透速度不同，達(dá)到平衡的時(shí)間會(huì)有所區(qū)別，所以在實(shí)際的檢測(cè)中，判斷平衡時(shí)間應(yīng)該以質(zhì)量恒定為依據(jù)，不能單純以固定時(shí)間來(lái)限定。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。