實木地板對木材材質(zhì)的要求,在強度方面主要是抗表面磨損的硬度與破壞的能力,抗彎、抗剪;其次為順紋抗壓和橫紋抗壓強度。關(guān)于實木地板的力學強度,用于居室內(nèi),載重不大,且又置于木龍骨之上,所以對力學強度要求不太高。因木材的密度(重量)與力學強度有關(guān),又比力學強度簡單和適用,故國家標準《實木地板》僅規(guī)定使用材樹種/類的木材氣干密度不低于0.35g/cm3(針葉樹材)和0.50g/cm3(闊葉樹材)。木材的力學強度可用木材密度數(shù)據(jù)來換算。特別是要知道木材具體力學強度的數(shù)據(jù),又不方便查詢時,可用木材的密度來推算。胡慕任根據(jù)國產(chǎn)樹種的木材力學強度和密度(含水率15%)綜合分析如下:
直線關(guān)系 強度)=«(常數(shù))+6(常數(shù)(密度)
曲線關(guān)系 強度)=a(常數(shù)(密度)X6(常數(shù))
木材密度與力學強度的關(guān)系以曲線關(guān)系比較適宜。用下式來推算的結(jié)果是木材密度為含水率15%和力學強度單位為kgf/cm2條件下的數(shù)據(jù);常數(shù)指回歸欄內(nèi)的數(shù)值;強度單位除抗彎彈性模量為1000kgf/cm2外,均為kgf/cm2。如想與國際單位接軌,則應換算成木材密度為含水率12%和國際力學強度單位為牛頓時木材力學強度數(shù)值。含水率12%時的密度,可按下式計算:
[1-0.03(1-試樣的體積干縮系數(shù)(%)]lkgf/cm2-0.098MPa
力學性質(zhì) |
針葉樹材 |
闊葉樹材 |
||
回歸方程 |
相關(guān)系數(shù) |
回歸方程 |
相關(guān)系數(shù) |
|
順紋抗壓強度d |
=665^+80 |
0.765 |
-710(0+15 |
0.898 |
抗彎強度5 |
-1550,0+35 |
0.850 |
=1510(0-10 |
0.909 |
抗彎彈性模量E |
=145,0+35 |
0.645 |
=160^+15 |
0.864 |
順紋抗剪強度r |
二135(0+15 |
0.723 |
=190,0-10 |
0.854 |
順紋抗拉強度5 |
=1980,0+15 |
0.741 |
=1459(0+210 |
0.765 |
局部橫紋抗壓5 |
=125(0129 |
0.728 |
二160~.65 |
0.891 |
全部橫紋抗壓5 |
=95^.45 |
0.736 |
=115(01.68 |
0.897 |
端面硬度H |
=720^^07 |
0.709 |
=11卿1-61 |
0.916 |
側(cè)面硬度H |
=800^.65 |
0.861 |
=1160^02.03 |
0.852 |
注(1)常數(shù)指回歸欄內(nèi)的數(shù)值。 (2V指木材含水率15%的密度,含水率12%時的密度可按印=^[1-0.03(1-試樣的體積干縮系數(shù)(%)] 計算。 (3)強度單位除抗彎彈性模量為1000kgf/cm2外,均為kgf/Cm2;lkgf/cm2=0.098MPa。 |
木材力學強度以順紋抗壓強度和抗彎強度為最重要,故別列雷金(1954)對此也根據(jù)順紋抗壓強度和抗彎強度提出力學強度的分級:
低,<108MPa;中,108~167MPa;高,>167MPa。
根據(jù)國家標準《實木地板》規(guī)定,針葉樹材的氣干(含水率12%)密度不低于0.35g/cm3,即含水率15%時,不低于0.35xi.015=0.3552g/cm3。闊葉樹材的氣干(含水率12%)密度,不低于0.50g/cm3,即含水率15%時,不低于0.50x1,015~0.54g/cm3o按上述及有關(guān)公式換算和推導其力學強度數(shù)據(jù)。
針葉樹材•.
順紋抗壓強度=1.15X(665X0.355+80)+10.1972=35.64(MPa);
抗彎強度=1.12乂(1550\0.355+35)+10.1972=64.28(^«^);
力學強度=順紋抗壓強度+抗彎強度=35.64+64.28=99.92(MPa);
按照力學強度的分級,應屬低級(數(shù)據(jù)接近上限)或中至高。
闊葉樹材:
順紋抗壓強度=1.15x(710X0.54+15)+10.1972=44.93(MPa);
抗彎強度=1.12X(1510X0.54-10)+10.1972=88.46(MPa);
力學強度=順紋抗壓強度+抗彎強度=44.93+88.46二133.39MPa;
按照力學強度的分級,應屬中或高。
另經(jīng)查對《中國主要樹種的木材物理力學性質(zhì)》中的試驗數(shù)據(jù):針葉樹材的順紋抗壓強度為36.09MPa,抗彎強度為66.67MPa;闊葉樹材的順紋抗壓強度為37.44MPa,抗彎強度為75.59MPa。順紋抗壓強度+抗彎強度之和分別為102.76MPa和113.03MPa,與上述換算數(shù)據(jù)基本相等。詳見下表。
密度 |
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數(shù)據(jù)來源 |
順紋抗強度 |
抗彎強度 |
順壓+抗版 |
順紋抗壓強度 |
抗彎強度 |
順壓十抗彎 |
計算值 |
35.64MPa |
64.28MPa |
99.92MPa |
44.93MPa |
88.46MPa |
133.39MPa |
試驗值 |
36.09MPa |
66.67MPa |
102.76MPa |
37.44MPa |
75.59MPa |
113.03MPa |
實木地板與木材含水率關(guān)系密切,所以無論是制造商、經(jīng)銷商,還是消費者都應給予極大的關(guān)注。關(guān)鍵是合理干燥木材。一般規(guī)定,地板的含水率為8%~10%,但最高不得超過12%。由于中國幅員廣大,各地濕度相差很大,應以使用地的平衡含水率為準,可參考我國55個城市的木材含水率估計算值表(表1-4)。出廠時或鋪裝時應盡可能測試實木地板的含水率,以便做到胸中有數(shù)。
為把地板條縫隙降至最小,如有可能應選用干材尺寸穩(wěn)定性優(yōu)良的樹種。木材的尺寸穩(wěn)定性的高低固然重要,銅時木材的干縮系數(shù)(表明木材收縮的大小)也很重要。其干縮雖然不能用氣干材干縮率(干縮系數(shù))來表示,但總的趨勢相同。即氣干材脹縮的大小,可以用干縮系數(shù)的大小來衡量。也就是說,干縮系數(shù)小的其膨脹也小;干縮系數(shù)大的其膨脹也大。為防止地板在使用中隨空氣濕度變化而脹縮,除選用干材尺寸穩(wěn)定性優(yōu)良的樹種外,還應在地板表面上涂漆等保護層。因為木材的吸濕性與其面積大小有關(guān),如有可能在背面(可不要耐磨材料)和企口上最好也能涂漆。經(jīng)驗證明,木材經(jīng)蒸煮或浸泡,使親水性的糖類溶出,再高溫高濕干燥,也可使木材脹縮變小,增強尺寸穩(wěn)定性。
對于地板來說,抗磨擦能力,即地板表面耐磨損于接觸人腳或物體移動的磨擦力,是至關(guān)重要的。目前地板用的涂料面漆中大多使用很抗磨的三氧化二鋁、氧化鋁顆粒。這大大地增加了木地板的耐磨性。所以木材本身的耐磨性,已經(jīng)不是那么重要了。應該注意的是氧化鋁的用量,多了影響面漆對木材的附著力,少了又影響木材的抗磨性。