古建筑保护中的木材受压性能试验研究

摘要

木材因不同的用途而偏重于不同性能的测试，古建筑保护以及修缮中的木材性能着重于其自然环境和温湿度下的力学性能及耐腐蚀性能。古建筑保护中的木材包括旧木材与新木材，新木材的应用主要为构件的替换与补配、缝隙的填塞，常常为数量不大但选材及其力学性能的认识直接关系到修缮的效果。考虑到这一目标，进行针对性的实验和提出结论是必要的。
　　在木结构古建筑中，多数构件处于受压状态，木结构修缮中，各类替木也都处受压状态，因此，本文对应用于古建筑修缮中的五种替木进行了详细受压性能测试，并针对木材各向异性的特征，研究了纹理方向对木材受压性能的影响。本次研究采用自制的力传感器和千分表通过应变采集仪与电脑连接，实现了力和位移数据的同步记录。
　　通过五种木材顺纹受压性能测试得到：木材密度及硬度对木材顺纹受压破坏形式有较大影响，低密度木材主要发生压缩破坏，高密度木材主要发生剪切破坏，并且其破坏均为脆性破坏；木材顺纹受压力—位移曲线有明显的脆性特征，曲线有突然转折点；顺纹抗压强度与木材密度的有显著的线性关系。
　　进行了五种木材横纹全表面受压性能测试，同时考虑木材纹理方向的影响，将试件分为径向、弦向和斜向三类。木材横纹全表面径向和斜向受压以压缩破坏为主，弦向受压分层理屈曲破坏和压缩破坏两种形式；木材横纹径向和斜向全表面受压力-位移曲线为三段式，弦向受压由于木材破坏形式的差异出现非三段式力-位移曲线；木材横纹全表面抗压强度与密度存在显著的二次多项式回归关系，并拟合得到木材横纹全表面抗压强度与密度关系表达式。
　　五种木材横纹局部受压性能测试表明：木材横纹局部受压破坏形式主要为中央受压区产生压缩变形，非受压区翘起并产生裂缝；低密度木材横纹局部受压受压力-位移曲线为三段式，密度较大时其力-位移曲线平台段不明显；木材横纹局部抗压强度与密度存在显著的二次多项式回归关系，并拟合得到木材横纹局部抗压强度与密度关系表达式。
　　通过对比分析，得到五种木材顺纹受压与横纹受压以及横纹全表面受压与局部受压力学性能的差异性。