GB/T 1927.13-2022 无疵小试样木材物理力学性质试验方法 第13部分：横纹抗压弹性模量测定

　　ICS 79 . 040 CCS B 68

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 1927 . 13—2022代替 GB/T 1943—2009

　　无疵小试样木材物理力学性质试验方法第 13 部分：横纹抗压弹性模量测定

　　Testmethodsforphysicalandmechanicalpropertiesofsmallclear

　　woodspecimens—part13：Determinationofthemodulusof

　　elasticityincompressionperpendiculartograin

　　2022-07-1 1 发布 2023-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 1927 . 13—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　本文件是 GB/T 1927《无疵小试样木材物理力学性质试验方法》的第 13 部分。 GB/T 1927 已经发布了以下部分：

　　— 第 1 部分：试材采集;

　　— 第 2 部分：取样方法和一般要求;

　　— 第 3 部分：生长轮宽度和晚材率测定;

　　— 第 4 部分：含水率测定;

　　— 第 5 部分：密度测定;

　　— 第 6 部分：干缩性测定;

　　— 第 7 部分：吸水性测定;

　　— 第 8 部分：湿胀性测定;

　　— 第 9 部分：抗弯强度测定;

　　— 第 10 部分：抗弯弹性模量测定;

　　— 第 11 部分：顺纹抗压强度测定;

　　— 第 12 部分：横纹抗压强度测定;

　　— 第 13 部分：横纹抗压弹性模量测定;

　　— 第 14 部分：顺纹抗拉强度测定;

　　— 第 15 部分：横纹抗拉强度测定;

　　— 第 16 部分：顺纹抗剪强度测定;

　　— 第 17 部分：冲击韧性测定;

　　— 第 18 部分：抗冲击压痕测定;

　　— 第 19 部分：硬度测定;

　　— 第 20 部分：抗劈力测定;

　　— 第 21 部分：握钉力测定。

　　本文件代替 GB/T 1943—2009《木材横纹抗压弹性模量测定方法》，与 GB/T 1943—2009 相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：

　　— 增加了“术语和定义”(见第 3 章);

　　— 更改了测量变形的标距的规定(见 5 . 2 , 2009 年版的 4 . 2) ;

　　— 更改了试样尺寸的规定(见 6 . 2 , 2009 年版的 5 . 2) ;

　　— 增加了生材状态或气干状态木材(见 6 . 5) ;

　　— 增加试样密度测量的规定(见 7 . 1) ;

　　— 更改了测量试样变形标距位置的规定，从距离两端 20 mm 改为 10 mm 以上(见 7 . 2 , 2009 年版的 6 . 2) ;

　　— 更改了加载卸载的规定，统一改为六次加载卸载，并取后三次试验测得的变形平均值作为计算变形平均值(见 7 . 4 和 7 . 5 , 2009 年版的 6 . 3 和 6 . 4) ;

　　— 更改了含水率调整范围和表达方法(见 8 . 2 , 2009 年版的 7 . 2) 。

　　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专利的责任。

　　Ⅰ

　　GB/T 1927 . 13—2022

　　本文件由国家林业和草原局提出。

　　本文件由全国木材标准化技术委员(SAC/TC 41)归口 。

　　本文件起草单位：中国林业科学研究院木材工业研究所、国际竹藤中心、苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司、德华兔宝宝装饰新材股份有限公司、厦门明红堂工艺品有限公司、浙江世友木业有限公司、四川省林业科学研究院、中国建筑西南设计研究院有限公司、北京建筑大学。

　　本文件主要起草人：王朝晖、费本华、虞华强、任海青、黄仲华、王小霞、邢新婷、欧加加、张国伟、吕洋波、田昭鹏、江京辉、安鑫、龚迎春、倪竣、沈建萍、黄灿、倪月萍、张德志。

　　本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：

　　— 1980 年首次发布为 GB 1943—1980 , 1991 年第一次修订，2009 年第二次修订;

　　— 本次为第三次修订，调整为 GB/T 1927 的第 13 部分。

　　Ⅱ

　　GB/T 1927 . 13—2022

　　引 言

　　木材物理力学性质试验方法标准在木材科学研究、教学、木材检验、木结构设计、木材加工生产等方面应用广泛，是木材行业重要的基础标准。 1980 年，我国发布了木材物理力学性质试验方法第一版国家标准(GB/T 1927~GB/T 1943) , 1991 年和 2009 年分别进行了两次修订。 近年来，随着木材科学技术的发展，国际标准化组织(ISO)对 ISO 3129:2012《木材 无疵小试样木材物理力学试验取样方法和一般要求》进行了修订，对 ISO 3130:1975《木材 物理力学试验含水率测定》、ISO 3131 : 1975《木材

　　物理力学试验密度测定》等 15 项试验方法国际标准进行了整合修订。 基于此，为与国际标准接轨，本次对我国木材物理力学性质试验方法国家标准进行第 3 次修订，将分散的 22 个试验方法标准整合调整为GB/T 1927 的分部分文件，在修订中采纳了最新版本的国际标准。

　　GB/T 1927 旨在建立无疵小试样木材的物理力学性质的试验方法，拟由 21 个部分构成。

　　— 第 1 部分：试材采集。 目的在于描述开展无疵小试样木材物理力学性质试验的试材采集方法。

　　— 第 2 部分：取样方法和一般要求。 目的在于确立适用于开展无疵小试样木材物理力学性质试验方法时需要遵守的试样锯解、截取方法和一般要求。

　　— 第 3 部分：生长轮宽度和晚材率测定。 目的在于描述无疵小试样木材的生长轮宽度和晚材率的测定方法。

　　— 第 4 部分：含水率测定。 目的在于描述无疵小试样木材的含水率的测定方法。

　　— 第 5 部分：密度测定。 目的在于描述无疵小试样木材在相应含水率下的密度、气干密度、绝干密度和基本密度的测定方法。

　　— 第 6 部分：干缩性测定。 目的在于描述无疵小试样木材的径向、弦向干缩性和体积干缩性的测定方法。

　　— 第 7 部分：吸水性测定。 目的在于描述无疵小试样木材 6 h, 24 h 和最大吸水率的测定方法。

　　— 第 8 部分：湿胀性测定。 目的在于描述无疵小试样木材的径向、弦向湿胀性和体积湿胀性的测定方法。

　　— 第 9 部分：抗弯强度测定。 目的在于描述无疵小试样木材的抗弯强度的测定方法。

　　— 第 10 部分：抗弯弹性模量测定。 目的在于描述无疵小试样木材的抗弯弹性模量的测定方法。

　　— 第 11 部分：顺纹抗压强度测定。 目的在于描述无疵小试样木材的顺纹抗压强度的测定方法。

　　— 第 12 部分：横纹抗压强度测定。 目的在于描述无疵小试样木材的横纹抗压比例极限强度，包括横纹全部抗压比例极限强度和横纹局部抗压比例极限强度的测定方法。

　　— 第 13 部分：横纹抗压弹性模量测定。 目的在于描述无疵小试样木材的横纹抗压弹性模量的测定方法。

　　— 第 14 部分：顺纹抗拉强度测定。 目的在于描述无疵小试样木材的顺纹抗拉强度的测定方法。

　　— 第 15 部分：横纹抗拉强度测定。 目的在于描述无疵小试样木材的横纹抗拉强度的测定方法。

　　— 第 16 部分：顺纹抗剪强度测定。 目的在于描述无疵小试样木材的顺纹抗剪强度的测定方法。

　　— 第 17 部分：冲击韧性测定。 目的在于描述无疵小试样木材的弦向冲击韧性的测定方法。

　　— 第 18 部分：抗冲击压痕测定。 目的在于描述无疵小试样木材的抗冲击压痕性能的测定方法。

　　— 第 19 部分：硬度测定。 目的在于描述无疵小试样木材的径向、弦向和纵向硬度的测定方法。

　　— 第 20 部分：抗劈力测定。 目的在于描述无疵小试样木材的径面和弦面抗劈力的测定方法。

　　— 第 21 部分：握钉力测定。 目的在于描述无疵小试样木材的握钉力的测定方法。

　　Ⅲ

　　GB/T 1927 . 13—2022

　　无疵小试样木材物理力学性质试验方法

　　第 13 部分：横纹抗压弹性模量测定

　　1 范围

　　本文件描述了测定木材横纹抗压弹性模量的试验原理、设备、试样、试验步骤、结果计算和试验报告等。

　　本文件适用于生材状态或气干状态无疵小试样木材的全部横纹抗压弹性模量测定。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，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/T 1927 . 2—2021 无疵小试样木材物理力学性质试验方法 第 2 部分：取样方法和总则GB/T 1927 . 4 无疵小试样木材物理力学性质试验方法 第 4 部分：含水率测定

　　GB/T 1927 . 5 无疵小试样木材物理力学性质试验方法 第 5 部分：密度测定

　　LY/T 1788 木材性质术语

　　3 术语和定义

　　LY/T 1788 界定的术语和定义适用于本文件。

　　4 原理

　　木材横纹受压时，在比例极限应力内，以应力与应变之比确定木材横纹抗压弹性模量。

　　5 试验设备

　　5 . 1 试验机，应按照国家计量部门的标准程序定期校准，试验机示值误差不应超过 ±1%,并至少具有一个球面滑动压盘(或支座)。

　　5 . 2 测量试样应变的应变片标距不小于 5 mm, 灵敏系数分散小于 ±1% , 或其他测量标距变形示值相对误差 ±1%以内的装置。

　　5 . 3 测试量具，测量尺寸应精确至 0 . 1 mm。

　　5 . 4 含水率测定应使用 GB/T 1927 . 4 中规定的试验设备。

　　6 试样

　　6 . 1 试材锯解及试样截取，按 GB/T 1927 . 2 规定进行。

　　6 . 2 试样为长方体，各面为正方形或矩形，试样尺寸如图 1 所示高度(h)×宽度(b)×厚度(t)，其中高

　　1

　　GB/T 1927 . 13—2022

　　度(h)方向与试样横纹压缩加载方向平行，通常为弦向或径向，高度(h)尺寸范围通常为 50 mm~ 60 mm;宽度(b)尺寸范围通常为 20 mm~ 50 mm, 厚度(t)沿顺纹方向，尺寸范围为试样宽度(b)的1 倍 ~3 倍 。试样的上下两端面要求平滑，互相平行且与高度方向保持垂直，见图 1 。

　　a)弦向压缩试样 b)径向压缩试样

　　图 1 木材横纹抗压弹性模量试样和变形测量部位示意图

　　6 . 3 供制作试样的试条，从试材髓心以外由外向内均匀截取，并按试样尺寸留足干缩和加工余量。

　　6 . 4 试样制作要求和检查，应符合 GB/T 1927 . 2—2021 中 5 . 2 的规定。

　　6 . 5 试样可在生材或气干条件下测试。

　　— 生材的含水率应达到木材的纤维饱和点以上。

　　— 气干材试样应在相对湿度为(65±5) %和温度为(20±2)°C 的环境中进行调温调湿处理，直到质量恒定。

　　注 ：当在 8 h 间隔内连续两次称重的结果之差，不超过试件质量的 0 . 2%,则认为达到质量恒定。

　　— 试样含水率调整后，应在合适条件下保持，其含水率在试验前应保持不变。

　　7 试验步骤

　　7 . 1 测量调整含水率后的试样宽度、厚度以及高度，精确至 0 . 1 mm。 根据测量试样的尺寸计算试样体积，测定试样质量精确至 0 . 001 g, 根据 GB/T 1927 . 5 测定试样气干密度。

　　7 . 2 如图 1 所示，离开试样高度方向(h)两端距离 10 mm 以上，测量变形的部位在弦向压缩试样相对的两个弦切面上，或在径向压缩试样相对的两个径切面上，要求两标距在平面内左右居中且保持正对，使用应变片、引伸计或其他测量变形装置固定附着在正对的两标距上，能够准确测定试样因荷载变化而产生的变形量，取相对的变形测量值的平均值作为试样变形值。

　　7 . 3 在正式试验之前，选取 3 个 ~ 5 个试样进行荷载与变形的观察试验，从荷载-变形图确定比例极限，下限、上限荷载分别为比例极限的 10%和 40%。

　　7 . 4 对于非数显电控试验机，将试样放在试验机的支座中心位置，将 2 个引伸计或其他变形装置固定在 7 . 2 规定的部位测量变形值，沿试样高度方向以均匀速度施加荷载。 先加荷至下限荷载，立即读出引伸仪指示的变形值，读至 0 . 5 刻度，并填写入附录 A 记录表中，然后在 4 s~ 5 s 内均匀加荷至上限荷载，并记录变形，以同样速度卸载至稍低于下限荷载处，完成一个加载卸载循环。 如此反复六次加载卸

　　2

　　GB/T 1927 . 13—2022

　　载，取后三次试验测得的变形值，分别计算出上限、下限的变形平均值，取上限、下限变形平均值之差作为上、下限荷载间的压缩变形值。 通过式(1)计算得到横纹抗压弹性模量值。

　　7 . 5 对于数显电控试验机，将试样放在试验机的支座中心位置，将 2 个应变片或其他变形装置固定在

　　7 . 2 规 定 的 部 位 测 量 变 形 值，沿 试 样 高 度 方 向 以 均 匀 速 度 连 续 施 加 荷 载， 加 载 头 移 动 速 度 以0 . 20 mm/min为宜，加载速度允许变化范围为 ±25%,设置加载程序先加荷至下限荷载，然后加荷至上限荷载，并记录相应的变形，以同样速度卸载到稍低于下限荷载处，完成一个加载卸载循环。 如此反复六次加载卸载，取后三次试验测得的变形平均值，分别计算出上限、下限荷载的变形平均值，取上、下限变形平均值之差作为上、下限荷载间的压缩变形值。 通过式(1) 计算得到横纹抗压弹性模量，并记录荷载与变形关系曲线。

　　7 . 6 试验后，立即从试样中部截取约 20 mm 长的木块 1 个，参照 GB/T 1927 . 4 测定试样含水率。

　　8 结果计算

　　8 . 1 试样含水率为 W 时的横纹抗压弹性模量，应按式(1)计算，精确至 1 MPa。

　　EW ……………………( 1 )

　　式中：

　　EW —试样含水率为 W 时的横纹抗压弹性模量，单位为兆帕(MPa) ;

　　△P —木材横纹压缩比例极限以内上限与下限荷载之间两点荷载之差，单位为牛(N) ;

　　l —标定变形的标距，单位为毫米(mm) ;

　　b —试样宽度，单位为毫米(mm) ;

　　t —试样厚度，单位为毫米(mm) ;

　　△l — △P相对应的压缩变形平均值，单位为毫米(mm) 。

　　8 . 2 试样含水率为 12%时的径向或弦向的横纹抗压弹性模量，应按式(2)计算，精确至 1 MPa。

　　E12 =EW [1 + 0.055(W - 12) ] ……………………( 2 )

　　式中：

　　E12 —试样含水率为 12%时的横纹抗压弹性模量，单位为兆帕(MPa) ;

　　W —试样含水率用百分数表示时除去%部分的数值。

　　试样含水率在 7%~17%范围内，按式(2)计算有效。

　　9 试验报告

　　9 . 1 测定结果按附录 A表填写。

　　9 . 2 试验报告，按照 GB/T 1927 . 2 规定的内容编写。 主要包括试验机荷载精度、变形测量装置精度、实验室温、湿度、试样树种名称和来源、取样方法、试样含水率、密度、加载速度、荷载-变形曲线、上限荷载、下限荷载、上限、下限变形值、横纹抗压弹性模量值等。

　　3

　　GB/T 1927 . 13—2022

　　附 录 A

　　(规范性)

　　木材横纹抗压弹性模量试验记录表

　　木材横纹抗压弹性模量试验记录表见表 A. 1 。

　　表 A.1 木材横纹抗压弹性模量试验记录表

　　树种： 产地： 实验室温度： ℃ 实验室相对湿度： %

　　试 样 编 号

　　试样尺寸mm

　　宽度

　　厚度

　　高度

　　试样质量g

　　试样气干密度/(g/cm3 )

　　含水率试样质量

　　g

　　试验时

　　全干时

　　含水率/%

　　引伸计或应变片

　　编 号

　　放大倍数

　　荷载/N

　　引伸仪

　　或应变片

　　读数格

　　四

　　五

　　六

　　平均值

　　变形值

　　1/1 000 mm

　　校正值

　　上、下限荷载间变形值

　　弹性模量MPa

　　试验时

　　含水率 12%时

　　试验日期： 年 月 日 试验： 计算： 审核：

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