古建筑木构件内部腐朽与弹性模量应力波无损检测规程

古建筑木构件内部腐朽与弹性模量应力波无损检测规程

国家标准 GB/T28990一2012 古建筑木构件内部腐朽与弹性模量 应力波无损检测规程 Cdlefornon-destruetiveevaluationofinteriordeeayandnmdlusofelastiety ofhistoricbuildingwoodmembersbystress methods WaVe 2012-12-31发布 2013-06-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T28990一2012 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 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(sCA/TC41)归口 本标准起草单位林业科学研究院木材工业研究所、西北农林科技大学、西安理工大学、山东省 临沂市出人境检验检疫局 本标准主要起草人:段新芳,周宇、冯德君、尚大军、周冠武、王正国
GB/T28990一2012 古建筑木构件内部腐朽与弹性模量 应力波无损检测规程 范围 本标准规定了对古建筑木结构的木构件内部腐朽与弹性模量进行应力波无损检测的测试方法与步 骤等 本标准适用于古建筑木结构维修与维护勘察时使用 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/T1933一2009木材密度测定方法 GB/T20737一2006无损检测通用术语和定义 GB/T50452一2008古建筑防工业振动技术规范 术语和定义 GB/T20737一2006,GB/T504522008界定的以及下列术语和定义适用于本文件 古建筑historiebuilaing 历代留传下来的对研究社会政治、经济、文化发展有价值的建筑物 [GB/T50452一2008,定义2.1.1] 3.2 古建筑木结构historictimberstructure 以木材为承重骨架的古建筑结构 [GB/T50452一2008,定义2.1.3] 3.3 木构件 w00denstrcturemember 用于古建筑木结构上的木材组件,如柱,梁,楹等 ? 无损检测non-destruectiveevaluation 以不损害预期实用性和可靠性的方法来检查材料或零部件,其目的是为了;探测定位、测量和评定 伤;评价完整性、性质和构成;测量几何特性 [GB/T20737一2006,定义2.20 3.5 木材应力波无损检测non-destruetiveeyawationbystresswavemell hodof w00d 采用应力波仪器,在不破坏木材本身的前提下,使木材产生应力波并在木材内部传播,通过测定应 力波的传播时间,计算其传播速度,来评估木材腐朽、计算木材弹性模量的方法
GB/T28990一2012 3.6 木构件内部腐朽interiordeeayofwood 木构件受木腐菌侵害所形成的心材(或熟材)部分的腐朽 木材应力波无损检测原理,仪器和工具 4.1原理 4.1.1木材应力波无损检测技术分类 木材应力波无损检测技术分为横向应力波技术和纵向应力波技术两类,其中横向应力波技术主要 用于检测木材内部是否含有腐朽或孔洞等缺陷;而纵向应力波技术则主要用于测定木材的弹性模量,评 估木材的力学强度 4.1.2横向应力波技术检测木材内部腐朽的原理 横向应力波技术检测木材内部腐朽和空洞缺陷的原理示意图见图1 它是通过检测木构件不同部 位在垂直于木材纹理方向的应力波传播速度,并与同种木材健康材应力波横向传播速度进行比较,根据 应力波传播速度的衰减率来确定木构件的内部腐朽状况 腐朽 2 7" 桌力被幢 图1木材横向检测的原理示意图 4.1.3纵向应力波技术检测木材弹性模量的原理 纵向应力波无损检测技术测定木材弹性模量的原理示意图见图2 测定应力波传播的时间和距 离,由式(1)计算应力波在木材中的传播速度: 4×10" 7 式中: -应力波的传播速度,单位为米每秒(m/s); -应力波测定仪两传感器之间的距离,单位为米(m) -应力波测定仪记录的时间,单位为微秒(us) 木材弹性模量(MoE)计算可按照式(2)进行 MO)E= =e=X1o 式中: 木材弹性模量,单位为兆帕(MPa). MOE 木材的基本密度,单位为克每立方厘米(g/em'); -应力波的传播速度,单位为米每秒m/s).
GB/T28990一2012 0446 底为检制 -距肉 a的角度应为45" 图2木材纵向检测的原理示意图 4.2应力波无损检测仪器与工具 应力波无损检测仪器与工具有: a)应力波无损检测仪;仪器测定记录时间至少为微秒(4s)级; b 木材含水率快速测定仪;测量含水率测量范围应为050%,测量精度士1.5%; c)游标卡尺,精度0.02mm; d) 卷尺,精度1mm; 记号笔 e 4.3古建筑木构件应力波无损检测技术应用选择 木材横向应力波技术可用于检测古建筑木构件内部腐朽,纵向应力波技术可用于检测古建筑木构 件的弹性模量 古建筑木构件内部腐朽的应力波无损检测程序 5.1确定木构件的检测部位及数量 根据木构件的种类(如;柱、梁,,橡等),高度(或长度)以及表面腐朽状况,对不同木构件确定不同 的检测部位与间距 如对于柱材,一般在基部1.0m范围内,每隔20cm选择一个检测部位;在1.5mm 以上部位,则可以每隔1.0m选择一个检测部位 如果肉眼观察发现沿柱身方向有明显腐朽区域,则 可在该区域适当增加检测点的数量 对于其他类型的木构件,可参照上述方法确定检测部位及数量 5.2确定木构件的检测方向 对于横截面为圆形的柱或镍,每个检测部位最少进行3个方向的检测,如每隔120角的方向各 5.2.1 检测一次.如图3所示 对于多通道应力波设备可按照仪器使用说明一次进行最少3个方向的测定
GB/28990一2012 60 图3圆形截面检测方向示意图 5.2.2对于横截面为方形的梁或,先沿两个对角线方向各检测一次,再沿截面长边的中部检测一次 即每个检测部位需要检测3个方向,如图4所示 对于多通道应力波设备可按照仪器使用说明一次进 行多个方向的测定 图4方形截面检测方向示意图 5.2.3对于横截面不规则的木构件,参照5,2.1,5.2.2中规定的检测方向,自行确定 5.3检测步骤 5.3.1用木材含水率快速测定仪检测待测木构件的各个检测部位的含水率,每个检测部位需要测定 3次,取平均值作为该检测部位的含水率 5.3.2用卷尺测定木构件的长度,按照5.1中的原则确定需要检测的部位,并用记号笔或粉笔标出 5.3.3按照所用应力波无损检测仪的使用说明,用同一相同重量的锤子,将应力波无损检测仪的两 个 探针连接在仪器上,需要特别注意的是不能将启动探针(starttransducer)和终止探针(stoptransducer 相混淆 5.3.4用游标卡尺或适应的量具测定两探针之间的木材横向间距,作为应力波的横向传播距离,记 为 5.3.5打开应力波无损检测仪,用同一相同重量的锤子,敲击启动探针,当终止探针接收到应力波信号 时,仪器屏幕上会显示应力波传播时间,按照应力波无损检测仪要求,记录传播时间读数,以3次所得读 数的平均值作为检测的传播时间结果,记为t
GB/T28990一2012 5.3.6依次测定每个检测部位其他检测方向的应力波传播距离和传播时间i,然后按顺序对待测木 构件的所有检测部位进行测定 5 .3.7按照式(1)计算每个检测方向以及检测部位的应力波传播速度u 并将上述所有现场测试数据 记录在附录A中 5.4木构件内部腐朽状况的判断 5.4.1根据木构件不同检测部位的应力波传播速度,参照同种木材健康材应力波横向(径向)传播速度 的参考值附录B),确定整个木构件的内部腐朽状况 同一木构件的不同检测部位,应力波的传播速度 越小,该部位的腐朽越严重 通常情况下,当应力波传播速度减少23%时,就意味着木材强度损失达到 50%;当应力波传播速度减少35%时,就意味着木材遭到了严重损害 同时,为提高应力波无损检测的准确性,还应配合其他木材无损检测技术如皮螺钉(PILODYN)技 术,超声波无损检测技术等的测定结果,综合考虑木构件部位、含水率大小等因素,对获得的应力波数据 进行木材内部腐朽的综合判定 55 .4.2对未列人附录B中的木材树种检测时,需要查找对应的健康材应力波传播速度资料 如果未 找到时,应在古建筑木结构同种木材木构件其他健康材部位测定相应数据,作为健康材应力波传播速 度;或者,根据古建筑木构件的树种鉴定结果,按照本标准规定的应力波无损检测方法和程序,对同种木 材健康材进行应力波无损检测,获得同种木材健康材的应力波传播速度数据,然后再按照5.4.1规定进 行古建筑木构件的内部腐朽状况判断 古建筑木构件弹性模量的应力波无损检测程序 6.1确定木构件数量 根据古建筑木结构木构件的种类,分别对房橡、、柱、大梁等木构件弹性模量进行检测 每个古建 筑每种木构件的检测数量根据检测目的和现场情况由检测者自己确定 6.2确定木构件的检测方向 沿木材顺纹方向对木构件弹性模量进行检测,每个木构件弹性模量检测1次 6.3检测步骤 6.3.1按照5.3.1,5.3.3,5.3.2的步骤,安装应力波无损检测仪检测探针,用卷尺测定木构件的长度 用含水率快速测定仪检测待测木构件的含水率,一般在木构件的靠近两端和中间部位各检测一次,取平 均值作为该检测部位的含水率 3. 用同一重量的锤子将应力波无损检测仪器的两探针按照与木材顺纹夹角呈45°的方向固定在 6 2 条直线上,两探针的间距应不少于1.0m 用卷尺测定两探针的间距(即应力波的纵向传播距离),记 为lm 6.3.3打开应力波无损检测仪,按照仪器说明,用同一重量的锤子敲击启动探针,记录应力波传播时 间,以3次所得读数的平均值作为该次检测的传播时间记录结果,记为tm 6.3.4根据式(1)计算应力波纵向传播速度,并将上述所有现场测试数据与计算数据记录在附录C中 6.3.5对检测过的木构件,应在检测部位附近截取一定尺寸的含水率木材试样3块或采用生长锥钻取 木芯作为试样,进行实验室木材基本密度测定
GB/T289902012 4 6. 结果计算 6.4.1将现场取的木材密度试样,按照GB/T1933一2009的规定,采用排水法测定木材密度o. 6.4.2根据式(2)计算木构件弹性模量(MOE) 木材密度测定与木材弹性模量计算结果记录在 附录D中 6.5检测结果应用 应力波无损检测获得的木构件弹性模量数据可用于古建筑木结构安全评估参考
GB/T28990一2012 附 录A 资料性附录 古建筑木构件内部腐朽应力波无损检测记录表 表A.1古建筑木构件内部腐朽应力波无损检测记录表 1古建筑名称: 2 地点 3木构件种类及部位 木材树种 检测人 5 6. 检测时间: 7 记录人: 传播时间 检测部位 检测木 大头小头 检测部位 传播速度 应力波仪器读数 木构件总长度 从大头 检测材的横 平均值 直径直径 平均值 含水率 编号 算起 次数向距离 m AS s cm cm m/s cm m
GB/28990一2012 附 录 B 资料性附录 健康材的径向应力波传播速度参考值 表B.1健康材的径向应力波传播速度参考值 传播速度 资料 传播速度 资料 树种 树种 来源 来源 m/s m/s 鱼鳞云杉(Piceajezoensis 桦木(Betulasp. 1140 1210 旱谷鱼鳞云杉 云杉(Piceasp. 121o 1360 Piceajezoensisvar.hondonensis 1360 白冷杉Awiesalhu 库页冷杉(Abiesesachalinensis 1450 日本冷杉Abies/irma) 450 日本柳杉(Crypomeriajaponieu l470 470 1490 赤松(Pimwsdemsi/lora) 日本扁柏(Chamaecyparisob4se 圆齿水青冈(F 1670 落叶松(L. 490 Faguuscreata lari.rleplolepis 480 黑松(Blackir) 冷杉(Abiesebectinata 136o 栎木(Quescussp. 620 光叶桦(Zelkouwserrata 1140 水青冈(Fagussp. 1670 槲栎(Qwescusaliea 620 美国木Tilidamerica) 1690 日本锻木(Tilijaonica 1690 086 械木(Acersp, 1690 沙辣(Hfp加phuep》 6291560 13991479 桦木(Belulasp. 最大值 1041(平均值 杨木Populussp. 最小值,下同 4511362 美国鹅掌版 826 3991479 西藏柏木(Cupreswsoruloxa) Liriodendrontulipifera 2711379) l305 黑樱桃(Prunusserotina 4511613 西藏红杉(L.ari.rgrifihiana 655~1615 1093 红栎(Quercusrubra 15481751 落叶松(Lari.rsp. 712l609 993 红松(Pin4skoreaiensis) 415一1361) 匈牙利FAKOPPEnterprise网站;http://www.fakopp.com/. 祖父江信夫.木材的非破坏检查[ 木材学会志,1993.39(9);973一979. JozefBodig.TheprocessofNDE" researchforwoodandwoodcomposites.NDE.net，2001，63). Ross，R ,Perlerin，R.F..Nondestruetivetestingforassessingwoodmember、instructures-AreU.s. DepartmentofAgrieulture,ForestService,ForestProductslaboratory,FPLGTR-70.1994. StresswaveTiming Ross，R.J.,Perlerin，R.F.andNorberVolny,etal.lnspeeionofTimberBrdges .Usn" NondestructiveEvaluationTools一AGuideforUseandInterpretation[R].FP1-RN-1l4,Madison,WI:U.S,De partmentoAgrieulture,ForestProductsL.aboratory,1999. 段新芳,黄荣凤.古建筑木结构无损检测和保护技术研究进展[Mn.北京;建材工业出版社,2008.
GB/T28990一2012 附 录 c 资料性附录 古建筑木构件弹性模量应力波无损检测记录表 表c.1古建筑木构件弹性模量应力波无损检测记录表 1. 古建筑名称: 2. 地点: 3木构件种类及部位 木材树种 5. 6. 检测时间: 检测人: 7 记录人: 木构件 传播时间 大头小头 所检测的 传播速度 含水率 应力波仪器读数 木构件总长度 平均值 直径直径 木材距离 平均值 编号 m HS s cm cm m m/s
GB/28990一2012 附 录D 资料性附录 古建筑木构件木材密度测定与木材弹性模量计算表 表D.1古建筑木构件木材密度测定与木材弹性模量计算表 1. 古建筑名称: 2. 地点: 3 木构件种类及部位 木材树种 5. 6. 检测时间: 检测人: 7 记录人: 木构件 检测部位(从大头算起 试样质量试样体积试样密度 应力波传播速度平均值 MOE 编号 MPa cm cm m/s ！ g/cm 注;附录D中的应力波传播速度平均值与附录C相同 10o

古建筑木构件内部腐朽与弹性模量应力波无损检测规程GB/T28990-2012

古建筑是我国文化遗产的重要组成部分，其中木构件作为主要承重结构，在经历长时间的风吹日晒、雨淋雪压之后，容易发生腐朽等问题，严重影响建筑的安全性。

因此，对于古建筑木构件的检测至关重要。而传统的检测方法往往需要拆除部分木构件进行观察，不仅破坏了建筑整体的完整性，也存在着一定的安全隐患。

在这种情况下，利用弹性波无损检测技术可以有效地解决上述问题。该技术通过测量材料中传播的弹性波，检测材料内部的腐朽、破损等缺陷，并通过分析弹性模量变化，判断其严重程度。

为了保证检测的准确性和可靠性，GB/T28990-2012规定了古建筑木构件内部腐朽与弹性模量应力波无损检测的要求和方法。其中，规程明确了检测时所需的设备、检测人员的资质、检测过程中应注意的事项等方面的内容。

通过遵守GB/T28990-2012规程，可以有效地提高古建筑木构件检测的准确性和可靠性，并最大限度地保护古建筑的完整性和安全性。

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