澳大利亚与新西兰结构用胶合板标准要求解读

李 伟 李 杰 白建伟 李文强

（中林检验检测中心，重庆 401147）

结构用胶合板也称结构胶合板，即用于承载结构领域且产品性能具有可评价、可设计保证的胶合板[1]。结构用胶合板即可用作木结构建筑的屋面板、墙板与楼面板，也可用于木工字梁、集装箱底板、混凝土模板、船用胶合板等领域[2-3]。

我国胶合板类产品进口平均单价高于出口平均单价，2020 年，我国胶合板类产品出口平均单价为449.62 美元/m3，进口平均单价为741.82 美元/m3，进口平均单价比出口平均单价高64.99%[4]，促进国内胶合板产品质量提档升级以及产品结构调整向高技术高附加值方向发展是一个急需解决的问题[5]，这需要人造板生存企业通过提高产品性能、进军结构材市场[6]。

发展结构用胶合板不仅可以充分利用低质材、短小材及人工工业原料林资源[7-8]，也是践行绿色低碳建筑规模化发展方式之一。另外，我国普通胶合板类产品是面临国际贸易摩擦最多的人造板品种，多元化发展结构用胶合板等单板类工程木制材料产品可有效规避贸易壁垒、拓展出口市场空间。例如，美国商务部自2016 年起即对我国出口的硬木胶合板实施反倾销反补贴调查，但对于满足US DOC PS1 Structural Plywood标准要求的结构用胶合板产品可以豁免“双反”调查[9]。

1 澳大利亚与新西兰地区结构用胶合板标准要求解读

澳大利亚与新西兰地区结构用胶合板产品主要执行AS/NZS 2269.0Plywood-StructuralPart0:Specifications标准，现行有效版本为2015 年版，该标准由澳大利亚与新西兰胶合板材制品联合标准委员会TM-008 发布，主要规定了结构用胶合板的木单板等级、胶合性能、单板接合、组坯结构、尺寸偏差、含水率、F-Grade等级划分与产品贴标等相关要求[10]。

结构用胶合板的木材单板等级依据单板自生天然缺陷与加工缺陷的种类与分布情况可划分为Quality A、Quality S、Quality B、Quality C与Quality D等级。单板胶合等级需满足标准AS/NZS 2098.2-2012Methodsof testforveneerandplywood,Method2:Bondqualityof plywood(chiseltest)规定的最高胶合性能等级Type A级的相关要求[11]；Type A胶合性能等级限定使用酚醛树脂胶黏剂，确保胶合性能具有足够的耐久性与抗蠕变性，预期设计使用寿命为干燥状态使用环境条件下不短于50 a，其预处理过程为72 h的煮沸浸渍或者在表压力为2 个大气压（200±7） kPa的条件下进行6 h的饱和蒸汽处理，处理完成后需将样品浸渍于室温水中冷却至室温状态，并在样品保持湿润状态下用气动铲进行单板分层凿试，目测评估各胶层的胶合质量评价值。Type A胶合性能等级要求单一胶合样品任一胶层的胶合质量评价值不得低于2，所有胶层的胶合质量评价值的总体平均值不得低于5，胶合质量评价值是以木破率为评价基准，如表1 所示。另外，结构用胶合板的纵向单板层接长需采用斜接的方式，斜接胶合也应采用酚醛树脂胶，斜接接头斜磨面斜率不得大于1/6。

表1 胶合质量评价值评价基准Tab.1 Bond quality scale

结构用胶合板的组坯应遵循稳定性平衡原则，AS/NZS 2269.0标准规定了一系列的标准组坯结构，并采用三段式数字标示码来表示结构用胶合板材的组坯结构，如标识码17-24-7表示结构用胶合板的名义厚度是17 mm、面层单板厚度为2.4 mm、单板数量为7。AS/NZS 2269.0标准规定了采用标准组坯结构的结构用胶合板的惯性矩与截面模量等参数，供设计师直接计算使用，生产厂家也可以根据客户需求、单板原材料状况、生产工况等因素采用非标的组坯结构，此种情况下需委托第三方检验检测机构或者材料工程师计算非标组坯结构的相关截面参数系数。

非标组坯结构中的单板厚度应为成品胶合板中的单板厚度估算值，可通过原有单板厚度、热压压缩比估算得出。非标组坯结构用胶合板产品的标识码需包含结构用胶合板的名义厚度、平行于板材主轴方向的惯性矩、平行于板材主轴方向的截面模量、垂直于板材主轴方向的惯性矩、垂直于板材主轴方向的截面模量等参数。结构用胶合板截面的惯性矩计算主要参照AS1720.1-2010Timberstructures,Part1:Design methods标准[12]，依据平行移轴定理，并考虑抗弯承载时单板木材纹理方向对整体承载力的影响因素，也即计算平行于板材主轴方向的截面惯性矩，应基于平行于板材主轴方向的单板总厚度，再加上0.03倍垂直于板材主轴方向的单板总厚度之和得出，如下公式所示（以5层板为例）：

式中：IP为平行于板材主轴方向相对于截面中性轴的惯性矩；b为板材的宽度，A1为平行于板材主轴方向的最外单板层的横截面面积，A2为垂直于板材主轴方向的次外单板层的横截面面积，d1、d2、d3分别为最外单板层、次外单板层、芯层单板的厚度，y1、y2分别为最外单板层形心轴、次外单板层形心轴相对于板材中性轴的间距。

同理，计算垂直于板材主轴方向的截面惯性矩，应基于垂直于板材主轴方向的单板总厚度，再加上0.03倍平行于板材主轴方向的单板总厚度之和得出。

结构用胶合板的尺寸测量主要参照AS/NZS 2098.4-2006Methodsoftestforveneerandplywood-Measurementofdimensionsandshapeforsheetsof veneerandplywood标准[13]，主要检测板材的长度、宽度、厚度、垂直度、板边平直度、板面平整度等项目。结构用胶合板出货前，板材含水率应参照AS/NZS 2098.1-2006Methodsoftestforveneerand plywood-Moisturecontentofveneerandplywood标准检测[14]，对于名义厚度不大于7.5 mm的板材，含水率应控制在10%～15%范围内；对于名义厚度大于7.5 mm的板材，含水率应控制在8%～15%范围内。结构用胶合板的甲醛释放量依据AS/NZS 2098.11-2005Methodsoftestforveneerandplywood-Determination offormaldehydeemissionsforplywood标准的要求进行检测[15]，检测方法为干燥器法，甲醛释放量等级限量值如表2所示。

表2 甲醛释放量限量等级要求Tab.2 Formaldehyde emissions requirements

结构用胶合板可进行防腐处理以延长板材的预期使用寿命，防腐处理方法参照AS/NZS 1604.3-2012Specificationforpreservativetreatment-Plywood标准进行[16]。根据使用条件、应用环境与使用用途的不同，结构用胶合板的防腐等级可划分为如下6个等级，如表3所示。防腐等级通过防腐剂载药量与渗透度等指标进行表征。结构用胶合板的防腐处理工艺主要包括整体单板防腐处理、整体结构用胶合板防腐处理、胶层防腐处理、外层单板防腐处理等类型，常用的防腐剂类型有三唑酮、环丙唑醇、联苯菊酯、吡虫啉、溴氰菊酯、噻虫啉、溴氰菊酯与砷化物等。

表3 防腐等级要求Tab.3 Hazard class requirements

结构用胶合板的力学性能应力等级通过F-Grade等级表示，各F-Grade等级对应的性能特征值如表4 所示。F-Grade等级的确定可由机械应力分等全数检验法确定亦可通过代表性样品型式检测确定（In-Grade Test）。型式检测确定结构用胶合板的F-Grade等级时，应随机抽取代表性足尺样板30 块，并依据AS/NZS 2269.1-2012Plywood-Structural-Determinationof structuralproperties-Testmethods、AS/NZS 2269.2-2007Plywood-Structural-Determinationofstructural properties-Evaluationmethods与AS/NZS 4063.2-2010Characterizationofstructuraltimber等标准的要求进行资格性型式测试与特征值计算，以确定具体的F-Grade宣称等级的各项指标是否满足要求[17-19]。生产过程中，仍需定期抽取板材进行监督性验证测试，监督性验证测试仅需测试抗弯弹性模量和抗弯强度两个指标。

表4 结构用胶合板-F-Grade特征值要求Tab.4 Structural plywood-characteristic propertiesfor F-grades

表5 FRP/竹木胶合界面改性处理试验组设置Tab.5 Bonding interface modification treatment of FRP/bamboo&wood

表6 含水率与胶合性能检测结果Tab.6 Test results of moisture content and bonding quality

表7 甲醛释放量检测结果Tab.7 Test Results of Formaldehyde Emission

表8 力学性能检测结果Tab.8 Test results of mechanical properties

2 国产桉木结构用胶合板试制与认证检测结果分析

2.1 国产桉木结构用胶合板试制

2.1.1 试验材料

木材单板：桉木（EucalyptusrobustaSmith）单板，广西横县正林木业有限公司生产；

胶黏剂：14L962 液体酚醛胶，太尔化工（南京）有限公司；生产调胶比例为：原胶/面粉=100/(20-25)（重量比）。

2.1.2 试验设备

辊涂胶机、连续组坯机、斜磨机、斜接机、冷压压机、热压压机、砂光机、裁边锯等生产设备由广西横县正林木业有限公司提供。

微机控制大跨度人造板试验机、电热蒸汽发生器、压力桶、可程式恒温恒湿试验箱、电子恒温水浴锅、电热鼓风恒温干燥箱、可见光分光光度计等检测设备由中林检验检测中心提供。

2.1.3 试样制作

选取目测分等等级为Quality C与Quality D级的单板作为生产原材料，单板含水率需控制在6%～12%范围内，含水率不满足要求的单板需重新进行气干干燥或窑干干燥。结构用胶合板的设计单板层数为11 层，面层单板与背板单板等级为Quality C，其它层单板等级为Quality D，成型板坯组坯结构为1.4/1.5/1.5/1.9/1.5/1.5/1.5/1.9/1.5/1.5/1.4 mm，板坯压缩比为88%，成品板材的设计名义厚度为17 mm，板材厚度偏差需保证在±4%范围内。

采用辊涂胶机对偶数层单板进行施胶，单板的双面涂胶量为350 g/m2。将单板按照既定组坯结构进行预组坯，组坯后的开式陈化时间保持在30 min范围内。然后将陈化后的板坯进行预压，以防止胶层干化过快且便于热压工序的装板，预压压力为1.1 MPa、预压时间为60 min。将预压完成的板坯转移至热压压机进行热压工序处理，热压压力为1.3 MPa，热压温度为130 ℃，热压时间为22 min。板坯热压完成后需冷却至室温后方能进入裁切、修边与表面砂光等工序。

2.2 国产桉木结构用胶合板认证检测结果分析

2.2.1 认证检测方案

从试制好的成品板材中随机抽取代表性全幅面尺寸板材30 张，长度方向为主轴方向，按照锯制方案示意图锯解样品，如下图所示。未载明的检测项目如含水率、甲醛释放量、单板斜接胶合性能与胶合性能等从锯制方案示意图空白区域取样锯制。

图1 锯制方案示意图Fig.1 Standard cutting pattern for structural plywood test panels

锯制方案示意图中，Tpa与Tpe分别为顺纹抗拉强度检测样品与横纹抗拉强度检测样品，Cpa与Cpe分别为顺纹抗压强度检测样品与横纹抗压强度检测样品，Rpa与Rpe分别为顺纹抗弯强度检测样品与横纹抗弯强度检测样品，PSpa与PSpe分别为顺纹抗剪强度与横纹抗剪强度检测样品。各检测项目检测样品尺寸规格、检测样品数量如下表所示。

2.2.2 力学性能检测

力学性能检测方法参照AS/NZS 2269.1-2012Plywood-Structural-Determinationofstructural properties-Testmethods标准规定的步骤进行。其中，抗弯强度与抗弯弹性模量采用三等分四点抗弯加载，跨度为样品名义厚度的48 倍，加载过程中记录样品的极限破坏荷载与跨中挠度变化值。抗弯强度R和抗弯弹性模量E计算公式如下。

式中：R与E分别为平行于板材主轴方向的抗弯强度与抗弯弹性模量，MPa；Pmax为极限抗弯荷载，N；L为跨度，mm；Zpar为平行于板材主轴方向的抗弯截面系数，mm3。

式中：Ipar为平行于板材主轴方向的惯性矩，mm4；P'/Δ为跨中荷载挠度图线性段的斜率，N/mm。

面内抗剪强度主要检测结构用胶合板厚度横截面的抗剪能力，如图2 所示，样品需用楔形钢块螺栓固定组固定，螺栓直径为10 mm，楔形钢块的厚度为10 mm。抗剪强度的确定基于极限荷载值与样品长度方向上的有效承载面积计算得出。抗拉强度与抗压强度采用足尺样品进行检测，检测计算原理同于我国人造板国标的相关要求。

图2 面内抗剪强度示意图Fig.2 Sketch Map For Panel Shear Strength

结构用胶合板应力等级F-grade基于力学性能指标的特征值进行判定，根据AS/NZS 4063.2-2010Characterizationofstructuraltimber标准的规定，抗弯强度、抗拉强度、抗压强度、抗剪强度的特征值取检测结果的5%分位值（75%置信度），抗弯弹性模量特征值取检测结果的平均值。特征值的计算参照AS/NZS 2269.2-2007Plywood-Structural-222Determinationofstructural properties-Evaluationmethods标准的要求进行。

2.3 结果与讨论

2.3.1 含水率与胶合性能

含水率参照AS/NZS 2098.1-2006Methodsoftest forveneerandplywood-Moisturecontentofveneer andplywood标准采用烘干法进行检测，对于名义厚度为17 mm的结构用胶合板样品，含水率的限值要求为8%～15%，含水率检测结果满足要求。干态胶合性能检测样品直接用气动铲进行剥离，蒸汽态胶合性能检测样品在经Type A胶合性能等级规定的预处理程序处理后再行剥离测试，检测结果表明胶合质量评价值最小值与平均值均满足Type A胶合性能等级的相关限值要求。

2.3.2 甲醛释放量

甲醛释放量检测参照AS/NZS 2098.11-2005Methodsoftestforveneerandplywood-Determination offormaldehydeemissionsforplywood标准的要求进行检测，检测方法为干燥器法，甲醛释放量检测结果满足标准AS/NZS 2269.0-2015Plywood-StructuralPart0:Specifications中表1 中规定的Super E0级限值要求。

2.3.3 力学性能

力学性能检测项目包括抗弯强度、名义抗弯弹性模量、抗拉强度、抗剪强度与抗压强度等，检测方法 参 照AS/NZS 2269.1-2012Plywood-Structural-Determinationofstructuralproperties-Testmethods标准的要求进行。除却名义抗弯弹性模量特征值取其平均值外，其它项目特征值取其5%分位值（75%置信度）。参 照AS/NZS 2269.0-2015Plywood-Structural Part0:Specifications中表4.1 进行力学性能应力等级F-Grade判定，检测样品平行于主轴方向、垂直于主轴方向的力学性能应力等级为F11 级。

3 结论

从结构用胶合板的木单板等级、胶合性能、单板接合、组坯结构、尺寸偏差、含水率、F-Grade等级划分与计算等方面概述了澳大利亚与新西兰市场结构用胶合板产品的准入性要求，以资为国内的胶合板产品出口至澳大利亚与新西兰地区提供借鉴。选取国产速生材桉木单板与国产酚醛树脂胶黏剂试制结构用胶合板产品，并依据AS/NZS 2269.0-2015Plywood-StructuralPart0:Specifications标准进行型式检测，检测结果表明国产速生桉结构用胶合板产品性能满足澳大利亚与新西兰结构用胶合板产品的准入性要求。

国产速生材单板经过特定的生产工艺设计可制得高附加值的结构用胶合板产品，不仅可满足国内现代木结构建筑行业发展对于工程木制材料的需求，还可以规避普通胶合板贸易壁垒、拓展出口市场空间。