恒温恒湿处理对木质建筑模板性能的影响研究

马文平 吴建国 刘萌萌

摘要：本文通过对混凝土模板用胶合板的实验，研究了恒温恒湿处理时间对木质建筑模板性能的影响，通过恒温恒湿处理板材的含水率上升，力学性能下降，为生产企业和检测机构对木质建筑模板的检测提供参考。

建筑模板常作为模具用于室外建筑、桥梁等部位，是典型的室外用人造板。其力学强度大，表面光滑度高，可加工性好，成本较低。木质建筑模板在山东临沂、日照等地生产较多。然而由于室外用人造板没有强制性标准，缺乏监管，产品质量参差不齐。国家标准中要求，对木质建筑模板的力学性能指标检测前，应将板材放置一定的温度和湿度下进行平衡处理，使建筑模板含水率平衡后再进行检测。然而对于部分检测人员来说往往很容易省略平衡步骤，直接进行检测，造成其数据不准，有时甚至带来不可估量的损失。

为了验证平衡处理对板材的影响，我们选用典型的木质建筑模板——混凝土模板用胶合板作为样品。对板材进行平衡处理，设定平衡温度为（20±2）℃，湿度为（65±5）%，平衡时间分别为0小时、6小时、12小时、24小时、72小时、144小时，然后计算不同平衡时间对板材性能的影响。

1、平衡处理对模板含水率的影响

将板材锯制成100×100（mm）大小的试件，每个实验各3块，在恒温恒湿状态下分别放置，按照GB/T17657-1999中4.3分别测定其含水率，结果见图1：

图1. 恒温恒湿平衡对板材含水率的影响

通过上图可以看出，刨花板含水率随着平衡时间的增长而增长，并于72小时后基本平稳，由此可得，检测板材含水率不应经过平衡处理。否则不能够真实反映其所检板材的含水率。

2、平衡处理对静曲强度的影响

静曲强度作为建筑模板最重要的项目之一，是指板材弯曲到断裂时它所能承受的压力强度。将板材锯制成(20h+50)×50（mm）大小的试件(h为板材的厚度)，每个实验横纹纵纹各3块，在恒温恒湿环境下平衡一段时间后，按照GB/T17657-1999中4.9的方法分别测定横纹和纵纹的静曲强度,见图2：

图2. 恒温恒湿平衡对板材静曲强度的影响

由图可看出，平衡处理对板材内结合强度性能影响较大，经过平衡后由于板材木质胶合板吸水后结合力降低，静曲强度明显减小，其中横向静曲强度降幅大于纵向。整体下降幅度可达到约5%。

3、平衡处理对弹性模量的影响

弹性模量是指材料在弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的比值。往往跟静曲强度值成正比，它能够更好的反映板材对压力的抵抗能力。弹性模量的尺寸和实验方法跟静曲强度相同，结果见图3

图3. 恒温恒湿平衡对板材弹性模量的影响

恒温恒湿平衡对混凝土模板用胶合板弹性模量性能的影响与静曲强度趋势大体相同，当板材平衡一段时间后，弹性模量值趋于稳定。

4、平衡处理对胶合强度的影响

胶合强度是反应胶合板单板与单板之间胶粘性的指标，胶合强度直接反应了胶合板的使用寿命。如果胶合强度值低，或者经过煮沸后开裂，说明该胶合板使用寿命低。胶合强度实验方法参考GB/T17657-1999中4.7进行，采用Ⅰ类胶合板的检测方法。平衡对胶合强度的影响见图4.

图4. 恒温恒湿平衡对板材胶合强度的影响

随着恒温恒湿平衡时间的增长，胶黏剂中水分增加，胶黏剂部分水解，导致胶合强度下降明显，随着水分恒定，水解的可逆反应达到平衡，胶合强度也趋于稳定。

由以上四点可以看出，恒温恒湿处理对木质建筑模板性能影响较大：一方面随着温度和湿度的增加，空气中的水分逐步渗入木质结构和胶黏剂中，增加了板材的含水率；另一方面，水分的进入使得木材中木质纤维细胞结构发生改变，胶黏剂部分水解，对板材的力学性能有降低的作用。从混凝土模板用胶合板的实验结果可以看出，平衡后的力学性能下降幅度能够达到5%左右。由此可得，通常板材的含水率对其力学性能影响很大，通过对比发现，同一板材的力学性能跟含水率成反比趋势，含水率越高，则力学性能越差。

本实验采用的平衡时间最长为7天，平衡含水率数据表明，平衡7天板材质量已经恒定。但是对于其他木质结构板材由于内部结构不同，饰面材料不同，会导致水分渗透速度不同，达到平衡的时间会有所区别，所以在实际的检测中，判断平衡时间应该以质量恒定为依据，不能单纯以固定时间来限定。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。