一种木材强度的现场微损取样检测方法与流程

本发明涉及木材强度检测技术领域，尤其涉及一种木材强度的现场微损取样检测方法。

背景技术：

木材是使用历史悠久和使用范围广泛的建筑材料之一，广泛应用土木工程领域，如建筑、桥梁、路轨枕木等。既有和新建木结构工程种类繁多，其中传统木结构建筑和桥梁多具有独特的历史和人文价值，是中华文明的重要载体。但木结构建筑和桥梁在服役期内容易受到环境和人为因素的损伤，亟需进行检测和评估以了解其安全现状。

木材强度是木结构安全性评估的重要参数之一。传统的木材强度评估方法主要根据清样小试件材性试验获取。但在历史保护建筑中清样小试件的取样往往会对木材造成较严重的损伤，对其保护和后续安全使用造成不利影响。因而，有必要采取技术措施研发微损伤或无损伤木材强度检测方法。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种木材强度的现场微损取样检测方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明提供的木材强度的现场微损取样检测方法，其包括以下步骤：

s1、制备取样钻头和钢垫板，在所述钢垫板上开设导向孔，并将取样钻头安装在电钻上；

s2、将所述钢垫板放置于木材表面，并与所述木材固定连接；

s3、沿着木材竖纹方向，依次间隔地通过所述取样钻头穿过导向孔后转入到木材中获取多个芯样；

s4、将芯样进行称重处理得到木材的密度；

s5、获取芯样的实验参数，建立回归方程并确定木材强度。

进一步地，所述步骤s1中的取样钻头包括连接杆和圆筒状的钻头本体，所述钻头本体采用金刚石制作而成，所述连接杆的一端与所述钻头本体的一端固定连接，所述连接杆的另一端与电钻相连接；其中，所述钻头本体上远离所述电钻的一侧外表面设有经磨砂处理的金刚石颗粒层。

进一步地，所述钻头本体外径比内径大2mm。

进一步地，所述导向孔的孔径比钻头本体的外径大2mm。

进一步地，所述步骤s3中，所述芯样的数量为至少3个，相邻两个所述芯样的取样间距为100mm；其中，所述芯样的直径为28-40mm，长度为25-40mm。

进一步地，所述步骤s5中，获取芯样的实验参数包括：采用万能试验机获取芯样的比例极限对应的横纹抗压强度；采用阻抗仪获取木材的阻抗值；采用木材检测仪获取木材的射钉深度；每种实验参数的测试次数的最小值为3。

进一步地，所述步骤s5中的回归方程为：

fm＝-17.58-0.08ρ+17.53fc+0.13re+2.2d

式中，fm为抗弯强度，ρ为木材密度均值，fc为芯样的横纹抗压强度均值，re为阻抗值均值，d为射钉深度均值。

本发明的有益效果在于：本发明可消除传统钻头对木材的炭化，从而有效降低钻孔过程对芯样和木材的损伤。钢垫板的施加可保证本发明具有较高的定位精度，同时可防止取样钻头的滑脱。此外，本发明可显著降低传统取样方法对木材造成的损伤，并可保证木材强度预测的结果具有较高的精度。以及本取样方法具有构造简单，施工方便，便于工程推广等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的现场取样的一种状态图；

图2是本发明的现场取样的另一种状态图；

图3是本发明的取样钻头的结构示意图；

图4是本发明的清样小试件结果与预测公式计算结果对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1-3所示，本发明的木材强度的现场微损取样检测方法，其包括以下步骤：

s1、制备取样钻头1和钢垫板2，在钢垫板2上开设导向孔21，并将取样钻头1安装在电钻3上；

s2、将钢垫板2放置于木材4表面，并与木材4固定连接；

s3、沿着木材4竖纹方向，依次间隔地通过取样钻头1穿过导向孔21后转入到木材4中获取多个芯样；

s4、将芯样进行称重处理得到木材的密度；

s5、获取芯样的实验参数，建立回归方程并确定木材强度。

具体地，步骤s1中的取样钻头1包括连接杆11和圆筒状的钻头本体12，钻头本体12采用金刚石制作而成，连接杆11的一端与钻头本体12的一端固定连接，连接杆11的另一端与电钻3相连接；其中，钻头本体12上远离电钻3的一侧外表面设有经磨砂处理的金刚石颗粒层13。优选地，钻头本体12外径比内径大2mm。优选地，导向孔21的孔径比钻头本体12的外径大2mm。

优选地，步骤s3中，芯样的数量为至少3个，相邻两个芯样的取样间距为100mm；其中，芯样的直径为28-40mm，长度为25-40mm。

优选地，步骤s5中，获取芯样的实验参数包括：采用万能试验机获取芯样的比例极限对应的横纹抗压强度；采用阻抗仪获取木材的阻抗值；采用pilodyn木材检测仪获取木材的射钉深度；每种实验参数的测试次数的最小值为3。

本发明中，以花旗松的抗弯强度为例，步骤s5中的回归方程为：

fm＝-17.58-0.08ρ+17.53fc+0.13re+2.2d

式中，fm为抗弯强度，ρ为木材密度均值，fc为芯样的横纹抗压强度均值，re为阻抗值均值，d为射钉深度均值。

参阅图4所示，决定系数r²可达0.8645。可见，采用本发明的回归方程针对无初始缺陷花旗松的抗弯强度具有较好的预测精度。

综上所述，本发明可消除传统钻头对木材的炭化，从而有效降低钻孔过程对芯样和木材的损伤。钢垫板的施加可保证本发明具有较高的定位精度，同时可防止取样钻头的滑脱。此外，本发明可显著降低传统取样方法对木材造成的损伤，并可保证木材强度预测的结果具有较高的精度。以及本取样方法具有构造简单，施工方便，便于工程推广等优点。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。