DIN 52185 木材測試 - 平行於纖維方向的抗壓強度測定

德國標準化協會 (DIN) 制定的「DIN 52185 木材測試 - 順紋抗壓強度測定」標準描述了一種使用小型無瑕疵樣品測定木材順紋抗壓強度的方法。根據此標準測定的抗壓強度值不易應用於結構構件，因為其強度取決於木材的尺寸和品質（生長特性、木材缺陷）。此標準省略了測定楊氏模量的測試程序。

就本標準而言，抗壓強度是指相對於試體的初始橫截面在壓縮載重下產生的最大力。

為了確定木材在紋理方向的抗壓強度，需要以下測試設備：

• 長度測量裝置（微米或類似裝置），可確定樣品尺寸，精度為 0,1 毫米。
• 壓縮試驗機（例如，符合 DIN 51 221 標準的拉伸試驗機的壓縮試驗機，或符合 DIN 51223 和 DIN 51220 標準的 1 級壓縮試驗機）是一種將樣品壓縮在兩塊位於中心的平坦硬化鋼板之間的裝置。兩塊鋼板中至少有一塊必須可移動地安裝在球形體上，並且可在垂直方向上移動。
• 力測量裝置必須支援高達 1% 的最大壓縮力的測量。

測定抗壓強度時，應盡可能使用橫截面積為正方形且邊長20毫米的立方體試樣。對於紋理非常不規則的木材，尤其是那些有大量互鎖紋理區域的木材，應盡可能使用橫截面尺寸較大的試樣（邊長可達50毫米），以便記錄至少五個生長環或生長區。試樣沿紋理方向的長度（高度）應在1,5毫米至3毫米之間。試樣表面應足夠平整光滑，以便測量尺寸精度達到0,1毫米。生產應在氣候可控的環境中進行，確保相對表面（尤其是端面）的平行度以及相鄰表面的垂直度。

測試前，樣本必須存放在潮濕環境中，直到在標準氣候（20°C ± 1°C 和 65% ± 3% 相對濕度，符合 DIN 50014 標準）下達到恆重。在恆溫恆濕環境中，如果樣品重量與 24 小時內上次稱重相比變化不超過 0,1%，則視為已達到恆重。

在材料工程和林業領域，標準化的測試程序對於確保用於建築、家具和各種工業用途的木製品的品質、可靠性和安全性至關重要。其中一項基本標準是 DIN 52185。該標準提供了一種嚴格的方法來評估木材沿著紋理方向的抗壓強度。雖然現代歐洲和國際標準已經發展到吸收或取代了該標準的要素，但 DIN 52185 仍然是一個基本的參考標準。

DIN 52185 標準的製定是為了滿足對木材受壓力學性能的統一評估方法的需求，而受壓力性能是建築梁、柱和承重構件等結構應用的關鍵因素。在此之前，測試方法差異很大，導致材料性能和安全評估不一致。

雖然該標準尚未正式撤銷，但它提議過渡到新的標準，例如“DIN EN 408 木結構 - 結構木材和膠合層壓木材 - 某些物理和機械性能的測定”，這些標準在原有程序的基礎上進行了改進。不過，DIN 52185 仍然有效。

此標準的主要目的是測定木材順紋抗壓強度，這是一種基本的機械性能，用於測量木材樣品在軸向壓縮下斷裂前能夠承受的荷載大小。該測試對於以下方面至關重要：

• 結構設計：工程師使用數據來計算橋樑、屋頂和框架中木材構件的安全承載能力。
• 品質控制：製造商透過評估木材生產的批次一致性來確保符合建築法規。
• 研究與開發：科學家研究木材種類的差異、加工效果（例如乾燥或化學浸漬）以及環境對強度的影響。

本標準適用於通常取自軟木或硬木的實木樣品，除非另有規定，否則不涵蓋膠合板或單板層積材等工程產品。本標準強調沿著縱紋方向進行測試，由於纖維素纖維的排列方向，縱紋方向是木材最堅固的方向。

透過標準化試樣尺寸、加載速率和斷裂標準等變量，DIN 52185 最大限度地減少了實驗誤差並確保了不同實驗室和國家之間結果的可比性。

DIN 52185 標準概述了一套簡單而嚴格的壓縮測試方案，該方案專為材料實驗室常見的萬能試驗機而設計。該程序主要包括以下步驟：

• 樣品製備：選取尺寸為 20 毫米 x 20 毫米 x 300 毫米（截面 x 長度）的乾淨無瑕木材樣品，其長度方向與木紋方向平行。將樣品放入控制氣候室中，使其達到標準含水率（建築級木材通常為 12%），以模擬使用條件。精確測量初始尺寸和質量。
• 裝置：將試樣垂直放置在試驗機的加載板之間，確保其端面平整且垂直於纖維方向。施加輕微預緊力（約為預期最大負荷的1%）以確保試樣牢固定位。
• 加載和測試：以每分鐘1毫米的恆定速率施加壓縮力，直至失效。失效定義為達到最大或明顯的屈曲/壓潰程度後，載重下降10%。持續記錄載重-變形數據，繪製應力-應變曲線。測試速度確保準靜態條件，避免動態效應。
• 計算與報告：將最大荷載除以初始橫截面積，計算抗壓強度。如果採用曲線計算，則結果將與彈性模量一併報告。報告內容包含木材種類、密度和任何異常情況的詳細資訊。

應採取安全預防措施，例如在機器周圍使用防護罩，以防止碎片危險。

DIN 52185 標準為歐洲木結構設計規範提供了可靠的數據，對木材產業產生了深遠的影響。例如，該測試得出的抗壓強度值決定了建築規範中的允許應力，從而減少了過度工程和材料浪費。

本標準適用於以下應用領域：

• 建築：用於高層木結構建築的層壓木樑的驗證。
• 家俱生產：確保桌腳或椅子框架能夠承受日常負荷。
• 研究：熱帶和溫帶氣候樹木的可持續資源利用的比較研究。

最終，DIN 52185 體現了簡潔實用的標準在促進創新和安全方面的力量。透過標準化與木材紋理相關的壓力測試，它使工程師能夠自信地使用木材進行建造。無論是在移動鋸木廠還是在尖端研究實驗室，它的原則始終支撐著世界的結構完整性。

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