ICS91.080.20 B60 中华人民共和国国家标准 GB/T31291—2014 木材和木基产品的荷载持续 时间效应和蠕变性能评定 Standardforevaluationofdurationofloadandcreepeffectsof woodandwood-basedproducts 2014-12-05发布 2015-03-11实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由国家林业局提出。 本标准由全国木材标准化技术委员会结构用木材分技术委员会(SAC/TC41/SC4)归口。 本标准起草单位:中国林业科学研究院木材工业研究所、浙江方圆木业有限公司、浙江省木业产品 质量检测中心南浔检测所、丽水市质量技术监督检测院、国际竹藤中心、北京瑞嘉欧亚木业有限公司。 本标准主要起草人:虞华强、应向东、张训亚、徐伟涛、张玉萍、张冉、费本华、吕斌、沈斌华、杨旭、 付跃进、杨忠、周海宾、郑佳前。 ⅠGB/T31291—2014 木材和木基产品的荷载持续 时间效应和蠕变性能评定 1 范围 本标准规定了木材和木基产品的荷载持续时间效应和蠕变性能的检验和评价方法。 本标准适用于锯材、结构复合木材和结构人造板等产品荷载持续时间效应和蠕变性能的评定。本 标准不适用于评价冲击载荷下产品的性能,也不适用于对产品的荷载持续时间效应影响系数和蠕变系 数的量化测定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T1931 木材含水率测定方法 GB/T50329 木结构试验方法标准 ISO16572 木结构 人造板结构特点的检测方法(Timberstructures—Wood-basedpanels—Test methodsforstructuralproperties) 3 术语和定义 GB/T1931和GB/T50329界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 试样宽度 breadth 试样垂直于跨度并垂直于施加弯曲荷载方向的尺寸。 3.2 试样高度 depth 试样垂直于跨度并平行于施加弯曲荷载方向的尺寸。(见图1,t代表试样高度) 3.3 跨距 span 支持受弯试件的两支点间的水平距离。(见图1,l表示跨距) 3.4 蠕变 creep 试验材料在恒载下随时间而增加的变形。 3.5 初始挠度 initialdeflection 试样在施加荷载后即时产生的挠度,本标准取1min时产生的挠度。 1GB/T31291—2014 3.6 蠕变挠度 creepdeflection 蠕变试样随荷载持续时间产生的挠度,根据试样在一定时间的总挠度减去初始挠度计算。 3.7 蠕变速率 creeprate 蠕变挠度随时间的变化率。 3.8 干燥环境 dryservicecondition 室内环境,这种环境下木材含水率不超过18%。 3.9 蠕变系数 fractionaldeflection 试样的蠕变挠度与其初始挠度的比值,也称相对蠕变(relativecreep)。 3.10 荷载持续时间效应影响系数 durationofloadfactor 在持续荷载作用后木材的强度与其短期试验强度的比值。 3.11 破坏 failure 试样不能再支持所加载荷的状态。 4 试验方法 4.1 试验要求 4.1.1 试样应能够代表所评价的产品。将试样根据抗弯弹性模量分成两个分布和变化范围基本相同 的独立的组。一组进行短期抗弯试验,另一组作长期抗弯蠕变试验。每组试样不少于28个。如果要作 进一步的研究,增加的试样应从同批样本中抽取。长期试验和短期试验的试样(以下分别简称长期试样 和短期试样)应具有相同的横截面和长度尺寸。 4.1.2 长期试验和短期试验测试均采用简支梁法(见图1),试验采用3分点加载法。加载方向应与产 品正常使用时的受力方向一致。 对于搁栅状材料,跨距应大于试样高度的17倍,推荐采用18倍试样高度的跨距。试验应避免侧向 失稳,必要时需要对侧向进行约束。试样的宽度应不小于25mm,高度应不小于64mm。 对于结构人造板,试样厚度采用板材的厚度。试样宽度应不小于300mm。跨距应不小于试样厚 度的48倍,也应不小于600mm。 2GB/T31291—2014 说明: F———施加的荷载; L———试样长度; t———试样高度; l———跨距; L=(l+6)cm; d=(15±0.05)cm。 图1 抗弯蠕变试验示意图 4.1.3 短期试样在经历抗弯试验后,应立即在邻近破坏处取20mm×20mm×20mm的试样,按 GB/T1931测量其含水率;对于长期试样,在经历长期试验后也根据该标准测量其含水率。长期试样的 平均含水率与短期试样的平均含水率的偏差应不大于2%。 4.1.4 在试验前,将短期和长期试样在试验环境中调整至少30d,其含水率的偏差一般能达到4.1.3对 含水率的要求。 4.1.5 实验在干燥环境条件(见3.8)下进行。每天记录试验环境的温度和相对湿度。试验环境中每天 的平均温度与短期试验环境的平均温度的差应不大于5℃。任何时间,试验环境温度均不得低于0℃。 如果在试验中环境温度低于规定的最低温度,必须至少延长不符合试验温度条件相同天数的试验 时间,以证明试验数据的有效性。 4.2 短期的抗弯试验 4.2.1 短期试验的加载速度选择:加载速度应能使试件在大约1min破坏,最短不应在10s钟内破坏, 最长也不应超过10min。 4.2.2 搁栅状材料的抗弯试验应按GB/T50329进行,结构人造板的抗弯试验应按ISO16572进行。 4.2.3 短期试验试件抗弯强度的5%分位值的估计采用非参数法。 将试验结果从低向高排列,x1,x2,x3,…,xn。从最低值(称为第一顺序统计量)开始,计算 i/(n+1),i是顺序数,直到i/(n+1)≥5/100,称为第j个值,该值大于或等于5%分位值的点估计。 5%分位值的点估计按式(1)用插值法计算: 5%PE=[5%(n+1)-(j-1)](xj-xj-1)+xj-1……………………(1) 式中: 5%PE———从短期抗弯试验得到的5%分位值的估计值,单位为兆帕(MPa); xj———按升序排列的第j个值,单位为兆帕(MPa); n———样本数; j———为满足i/(n+1)≥5%的最小顺序数。 4.3 抗弯蠕变试验 4.3.1 抗弯蠕变加载至预定应力水平的平均时间不允许大于短期抗弯试验从加载开始至破坏的平均 3GB/T31291—2014 时间。加载结束之后,进行至少90d时间的蠕变试验。在此期间,需要记录每个试样跨距中间位置的 挠度(见图1),直到90d试验时间结束或者试样破坏为止。加载结束之后大约1min,读取初始挠度 值,然后至少记录1h、1d、7d、14d、30d、60d和90d后试样的挠度值。当需要更细致地了解蠕变速率 时,可以增加读数的频率。当试验大于90d时,需要记录试样在额外试验时间内的挠度变化。当试样 发生破坏时,应记录破坏发生的时间。 4.3.2 蠕变试验应保持在恒定弯曲应力条件下进行,试样所受的最低弯曲应力值按式(2)计算确定: fb=0.55×(5%PE) ……………………(2) 式中: fb ———试样所受的最低弯曲应力,单位为兆帕(MPa); 5%PE———试样抗弯强度的5%分位值的估计值,单位为兆帕(MPa)。 4.3.3 按照4.1.2的规定加载进行抗弯蠕变试验时,施加的集中荷载(F)大小应按式(3)计算确定: F=fb 100lbt ……………………(3) 式中: fb———施加的最低弯曲应力,单位为兆帕(MPa); b———试样宽度,单位为厘米(cm); t———试样高度,单位为厘米(cm); l———抗弯蠕变试验中两支点之间的距离,单位为厘米(cm)。 5 接受准则 5.1 蠕变速率合格的判定 5.1.1 在90d试验时间内未破坏试样的蠕变应趋于稳定,并符合式(4)要求: (D30-Di)/30>(D60-D30)/30>(D90-D60)/30…………………(4) 式中: Di———初始挠度,单位为毫米(mm); D30———第30d测量的试样蠕变挠度,单位为毫米(mm); D60———第60d测量的试样蠕变挠度,单位为毫米(mm); D90———第90d测量的试样蠕变挠度,单位为毫米(mm)。 注:为了更好地描述蠕变速率,可以将90d分成更小的时间段(如:分成5段,每段18d)。 5.1.2 如果在90d结束时蠕变速率升高,至少应该延长蠕变时间30d,在延长蠕变试验期间,应控制试 验环境条件,使蠕变速率不受环境中的温度或相对湿度波动的影响。在90d之后的附加时间内的蠕变 速率应持续降低。 确定蠕变速率持续降低的方法与5.1.1相同。对于3个相同的时间段:90d~100d,100d~110d, 110d~120d,蠕变速率的持续变化以式(5)表示: (D100-D90)/10>(D110-D100)/10>(D120-D110)/10………………(5) 式中: D90———第90d测量的试样蠕变挠度,单位为毫米(mm); D100———第100d测量的试样蠕变挠度,单位为毫米(mm); D110———第110d测量的试样蠕变挠度