基于超聲波波速的竹質(zhì)試件材料性能檢測

周年強(qiáng) 張?bào)憷?陶健雄 孫衛(wèi)冰 虞喆彥 李欣璐

（南京林業(yè)大學(xué)， 江蘇 南京 210037）

竹簾膠合板是將竹剖成厚1～2 mm、寬10～15 mm左右的竹篾，用細(xì)棉線、麻線或尼龍線將其連成竹簾，經(jīng)干燥、涂膠或浸膠，以縱橫交錯(cuò)的竹簾組坯，通過浸膠熱壓而成的結(jié)構(gòu)材料。由于竹簾膠合板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 其作為建筑結(jié)構(gòu)材料可應(yīng)用于樓、地面及墻體結(jié)構(gòu)材料。

通過超聲波波速的檢測來了解試件的物理性能，包括強(qiáng)度、彈模、缺陷等，是一種成熟和簡易的技術(shù)，但尚未有研究報(bào)道此類研究用于竹材料的檢測。為了充分了解竹質(zhì)試件的物理性能與超聲波波速的對應(yīng)關(guān)系，對其展開相關(guān)試驗(yàn)研究，為工程應(yīng)用做理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料設(shè)計(jì)與分組

材料選擇市場上常見的竹簾膠合板，通過機(jī)床加工，按照竹篾分布方向、試件高度等分成3組共計(jì)30根試件，主要考慮試件的高度和竹篾的方向的不同進(jìn)行分組。詳細(xì)信息如表1所示。

表 1 試件詳細(xì)信息

1.2 試驗(yàn)方法

（1）使用電子天平對試件進(jìn)行稱量，并記錄匯總；

（2）使用超聲波儀器，通過對測法進(jìn)行試件的波速測量，并記錄匯總，其中波速取沿試件一個(gè)縱向和2個(gè)橫向方向，共3個(gè)波速值。

1.3 試驗(yàn)儀器

稱量儀器為賽多利斯品牌的高精度電子天平，精度超過0.1g，完全滿足本次測量需要。

超聲波檢測采用的是瑞士的 Pundit Lab+超聲波檢測儀，其性能穩(wěn)定，測試精度高，使用方便，具有自動測量和記錄等功能。

2 結(jié)果與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總見表2。

表2 -1 A組數(shù)據(jù)

表2 -2 B組數(shù)據(jù)

表2 -3 C組數(shù)據(jù)

根據(jù)數(shù)據(jù)，從重量上看，離散系數(shù)很小各組之間，最大的為0.034，最小的僅0.011，說明采用現(xiàn)代加工工藝生產(chǎn)出來的竹簾膠合板的材料性質(zhì)比較均一，可以斷定各組份之間（竹青和竹簧等）進(jìn)行了合理的組合和搭配。從波速上看，1）與竹篾分布方向，即沿著竹篾方向的超聲波波速較高，大約是垂直竹篾方向的接近兩倍的數(shù)值，說明這個(gè)方向強(qiáng)度較高；2）垂直竹篾有連個(gè)方向，這兩個(gè)方向的強(qiáng)度基本差不多但也有差距，總的來說竹篾截面長邊為側(cè)面的的波速較低，短邊較高；3）各組的各項(xiàng)波速反應(yīng)基本一致，其離散系數(shù)較小，說明其力學(xué)性能與質(zhì)量一樣比較均一。

3 結(jié)論

通過對3組共30個(gè)竹質(zhì)試件進(jìn)行稱重及超聲波測試，得到了試件的質(zhì)量和各波速值。經(jīng)過初步分析得出，經(jīng)過現(xiàn)代加工技術(shù)生產(chǎn)出來的竹簾膠合板材具有材質(zhì)均一，性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，本次測試的結(jié)果為后續(xù)進(jìn)行強(qiáng)度的測試提供了初步對比數(shù)據(jù)和支撐。