本發(fā)明屬于竹木加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種竹木材料開裂性能測試方法。

背景技術(shù)：

竹木材料作為一種天然材料，受到市場廣泛歡迎，應(yīng)用廣泛。但一些竹木材料如一些闊葉樹木材、重組木、重組竹、竹集成材、竹絲板等存在開裂的可能，為此，人們研發(fā)了不少防裂的專利，如PPG工業(yè)俄亥俄公司申請的中國專利CN 101098761 A披露了一種減少木制品表面開裂的方法、中國專利CN 106272774 A公布了一種抗家具木材干裂的方法、中國專利CN 102189578 A公開了一種實木木材的防裂工藝、CN 102975267 A公布了一種防止重竹地板內(nèi)裂、跳絲、開裂的加工工藝、CN 105086744 A公開了一種抗裂木器油漆的配方、CN 104963481 A公開了一種防裂地暖實木復(fù)合地板及其生產(chǎn)方法、CN 204781810 U公開了一種防止開裂的竹地板的制造方法。然而竹木材料的開裂性能測定方法很少。GB/T 4822-2015將木材與開裂有關(guān)的性能用沿材長方向檢量裂紋長度與檢尺長的比例（百分率）表征，GB/T 17657-2013《人造板及飾面人造板理化性格試驗方法》中有表面耐龜裂性能和耐開裂性能測定方法，前者用于確定試件表面裝飾層在70℃條件下處理一定時間后是否出現(xiàn)裂紋，采用放大鏡觀察開裂情況后分級；后者則時把試件固定在金屬夾具上，在一定外力作用下在50℃環(huán)境中處理6h后，觀察裝飾面開裂情況并分級，適用于厚度不超過2mm的熱固性樹脂浸漬紙高層裝飾層壓板。上述方法主要存在如下問題：一是適用范圍窄，對于實木、重組木、重組竹、竹集成材等竹木材料均不適用；二是測定方法較為粗糙，敏感性差，耐開裂性能測定方法還需對試樣打孔，進一步增加了結(jié)果的變異。以上方法難以有效測定竹木材料的開裂性能，尤其是難以準(zhǔn)確表征各種防裂處理的效果。

開裂性能是竹木材料的重要性能，一般情況下，其開裂隨機性較大，有時會出現(xiàn)裂紋產(chǎn)生后又閉合等情況，以及裂紋難以觀測等問題，精確測定難度較大，不利于相互比較及標(biāo)準(zhǔn)化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計提供一種竹木材料開裂性能測試方法的技術(shù)方案。

所述的一種竹木材料開裂性能測試方法，其特征在于包括以下工藝步驟：

1）試樣制備：制備長方體或正方體試樣，所述試樣包括實木、重組木、重組竹、竹集成材、竹木復(fù)合材或其它竹木材料；

2）試樣吸濕：將步驟1）得到的試樣置于溫濕度可控的環(huán)境中進行吸濕處理，吸濕后用膠黏劑將該試樣的兩側(cè)面分別與L形件膠合在一起；

3）試樣約束：將步驟2）得到的試樣的L形件固定在高剛度約束底座上；

4）開裂性能測定：將步驟3）得到的試樣置于高溫、低濕的環(huán)境中進行解吸濕處理，解吸濕處理后觀測試樣如下指標(biāo)的一部分或全部：裂紋數(shù)目、長度、寬度、面積、開裂率以及開裂初始時間，其中裂紋的數(shù)目、長度、寬度、面積采用讀數(shù)顯微鏡或數(shù)字圖像處理技術(shù)測定，所述數(shù)字圖像處理技術(shù)采用體視顯微鏡拍攝試樣和標(biāo)尺照片，然后對試樣照片進行圖像轉(zhuǎn)換、增強、分割實現(xiàn)裂紋識別和表征，開裂率為開裂面積所占百分比，通過計算得出，開裂性能選取上述指標(biāo)的某些或全部來表征。

所述的一種竹木材料開裂性能測試方法，其特征在于所述步驟1）中在試樣垂直觀測面的兩側(cè)銑削出三角形開裂誘導(dǎo)槽。

所述的一種竹木材料開裂性能測試方法，其特征在于所述步驟2）中溫濕度可控的環(huán)境為恒溫恒濕箱或恒定溫度下的飽和鹽水溶液。

所述的一種竹木材料開裂性能測試方法，其特征在于所述步驟2）中膠黏劑為異氰酸酯膠、環(huán)氧樹脂、熱熔膠或丙烯酸AB膠。

所述的一種竹木材料開裂性能測試方法，其特征在于所述步驟2）中L形件為不銹鋼或其它能保證有足夠的強度和剛度材料的L形件。

所述的一種竹木材料開裂性能測試方法，其特征在于所述步驟3）中高剛度約束底座由玻璃鋼、不銹鋼、型鋼或其它能滿足剛度、強度要求的材料制成。

所述的一種竹木材料開裂性能測試方法，其特征在于所述步驟4）中高溫、低濕環(huán)境由恒溫恒濕箱、干燥箱或恒定溫度下的飽和鹽水溶液產(chǎn)生。

本發(fā)明采用約束法固定試樣，通過控制環(huán)境變化促進裂紋的產(chǎn)生（在實際使用過程中，環(huán)境變化也是竹木材料開裂的重要原因之一）以提高方法的敏感性，必要時可結(jié)合誘導(dǎo)法進一步改進裂紋生長，裂紋采用數(shù)字圖像處理技術(shù)進行量化表征，開裂性能的表征采用一定時間內(nèi)的裂紋數(shù)目、長度、寬度、面積或開裂率，或開裂初始時間。本發(fā)明使得竹木材料方便了竹木材料裂紋的觀察，降低了竹木材料開裂性能測試，有利于相互比較及建立標(biāo)準(zhǔn)化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中試樣測試狀態(tài)圖；

圖2為加約束測試后櫸木試樣端面圖；

圖3為未加約束測試后櫸木試樣端面圖。

圖中：1-試樣；2-L形件；3-螺栓螺母；4-高剛度約束底座。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例來進一步說明本發(fā)明。

實施例1

1、試樣制備：制備長方體重組竹試樣，規(guī)格為纖維方向20mm、厚度20mm、寬度40mm，根據(jù)需要可在試樣垂直觀測面的兩側(cè)銑削出三角形開裂誘導(dǎo)槽。

2、試樣吸濕：將試樣用丙烯酸AB膠（也可以采用異氰酸酯膠、環(huán)氧樹脂或熱熔膠）與3mm厚L形件2膠合，該L形件2由不銹鋼制成（L形件2也可以采用其它能保證有足夠的強度和剛度材料制成），膠合面為20mm*20mm的縱截面，施加壓力固化24h，然后將其置于室溫（20℃）下的飽和K₂SO₄溶液產(chǎn)生的濕度環(huán)境（相對濕度97.6%）中吸濕24h。

3、試樣約束：試樣吸濕完成后按圖1約束試樣，即通過螺栓螺母3（也可以采用其它固定方式）將與試樣1膠合好的L形件2與高剛度約束底座4結(jié)合。其中高剛度約束底座4為10mm厚玻璃鋼，預(yù)先根據(jù)L形件2的孔的位置鉆孔，然后用螺栓螺母3固定，以保證試樣1解吸時高剛度約束底座4的變形可以忽略。

4、開裂性能測定：將試樣置于40℃、50%相對濕度的恒溫恒濕箱中解吸濕24h，用體視顯微鏡拍攝重組竹試樣橫截面及標(biāo)尺照片，然后對試樣照片進行圖像轉(zhuǎn)換、增強、分割實現(xiàn)裂紋識別和表征，結(jié)果為148條裂紋，平均裂紋長度為30.73個像素（0.347mm）、寬度為5.12個像素（0.058mm）、面積為66.03平方像素（0.745mm²）。

實施例2

1、試樣制備：制備長方體紅櫸實木試樣，規(guī)格為纖維方向20mm、厚度25mm、寬度50mm。

2、試樣吸濕：將試樣用熱熔膠與3mm厚L形件2膠合，該L形件2由不銹鋼制成，膠合面為20mm*20mm的縱截面，施加壓力固化24h，然后將其置于室溫（20℃）下的純水產(chǎn)生的濕度環(huán)境（相對濕度100%）中吸濕48h以上。

3、試樣約束：試樣吸濕完成后按圖1約束試樣，即通過螺栓螺母3將與試樣1膠合好的L形件2與高剛度約束底座4結(jié)合。其中高剛度約束底座4為10mm厚玻璃鋼，預(yù)先根據(jù)L形件2的孔的位置鉆孔，然后用螺栓螺母3固定，以保證試樣1解吸時高剛度約束底座4的變形可以忽略。

4、開裂性能測定：如圖2所示，將試樣置于100℃干燥箱中解吸濕24h，用讀數(shù)顯微鏡觀測裂紋數(shù)量為 11,最大長度為 12.6mm，最大寬度為 0.3mm。

當(dāng)試樣未經(jīng)約束時，在解吸過程中，裂紋產(chǎn)生的數(shù)量較少，部分試樣甚至難以觀測到宏觀裂紋（如圖3所示）；裂紋先產(chǎn)生、增大然后隨著時間延長會縮小甚至消失，采用約束法可有效強化和“固化”開裂情況。