杉木樁的硬度是評(píng)估其力學(xué)性能的重要指標(biāo),主要通過以下方法進(jìn)行衡量:
1. 硬度測(cè)試方法
(1)Janka硬度測(cè)試:這是木材行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn),通過將直徑11.28mm鋼球壓入木材表面至深度5.64mm所需的力值(單位N或lbf)。杉木的Janka硬度值約在350-500lbf(1558-2224N)區(qū)間,屬于中等偏軟木材。例如美國(guó)花旗松硬度約660lbf,相較而言杉木更易加工。
(2)洛氏硬度:采用HRR標(biāo)尺測(cè)試,通過金剛石壓頭兩次加載的深度差換算硬度值。杉木的HRR值多分布在50-70范圍,與楊木接近,低于橡木(HRR>90)。
(3)顯微硬度:使用維氏硬度計(jì)測(cè)量細(xì)胞壁硬度,杉木管胞次生壁硬度約2.5-3.5GPa,反映細(xì)胞層面的力學(xué)特性。
2. 關(guān)聯(lián)性指標(biāo)
(1)基本密度:杉木氣干密度0.35-0.45g/cm3,密度與硬度呈顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)0.6-0.8)。通過排水法測(cè)定密度可間接評(píng)估硬度。
(2)含水率校正:硬度測(cè)試需在12%標(biāo)準(zhǔn)含水率下進(jìn)行,含水率每增加1%,硬度下降約3%。工程應(yīng)用時(shí)需按GB/T 1935-2009進(jìn)行濕度修正。
3. 應(yīng)用評(píng)價(jià)維度
(1)端面硬度:樁體縱向抗壓強(qiáng)度的重要指標(biāo),杉木樁端面硬度應(yīng)≥40MPa(GB/T 50329標(biāo)準(zhǔn))。
(2)徑向/弦向差異:因杉木早晚材差異明顯,弦切面硬度通常比徑切面高15%-20%,影響樁體各向受力性能。
(3)無損檢測(cè):現(xiàn)場(chǎng)可采用應(yīng)力波硬度儀(精度±5%)或針式阻力儀進(jìn)行快速檢測(cè),適合大批量工程驗(yàn)收。
需要注意的是,杉木硬度與其生長(zhǎng)年限(30年以上成材硬度提升20%)、心材比例(心材硬度比邊材高35%)密切相關(guān)。實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合抗彎彈性模量(通常8-12GPa)等指標(biāo)綜合評(píng)估樁體質(zhì)量。
