一种古建筑木构件含水率的无损检测方法

技术领域

本发明属于古建筑木构件检测领域，涉及一种古建筑木构件含水率的无损检测方法。

背景技术

古建筑具有历史人文价值和不可替代性，但由于建设年代久远，均会有不同程度的损伤和破坏。而保护和修缮工作必须要依靠详细而完备的检测数据，但由于古建筑的特殊性而且许多构件上还有大量彩绘，就造成了古建筑检测时不能对古建筑造成损害。对于古建筑的木构件来说，含水率是其重要的测试参数之一，为鉴定木结构的可靠性提供技术支持。

目前《木材含水率测定方法》GB/T1931-2009中含水率的测定要求：从样品上截取2～3个试样，每个试样尺寸是20mm×20mm×20mm，这样就会造成古建筑木质构件的破损。而目前市面上的便携式木材水分测定仪要求：检测时将测量器2～4枚刚针插入木材中深度约6～11毫米，仅用于木材加工中间环节，不能用于成品构件检测。

目前虽然也有一些无损水分测定仪，但其主要应用于纸张、混凝土等的水分检测，若应用于古建筑的木构件中，其不能在不破坏木构件的情形下检测木构件的内层的含水率，不能准确反映木构件的整体含水情况，不能用于结构判定。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种古建筑木构件含水率的无损检测方法，在不破坏木构件的情形下，对古建筑的木构件的平均含水率进行无损检测，且具有较好的检测准确性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种古建筑木构件含水率的无损检测方法，包括如下步骤：

A、提供木材样品，该木材样品与待测古建筑木构件所用的木材属于同一种类；

B、用无损水分测定仪检测所述木材样品的含水率，记为第一含水率；

C、称取所述木材样品的重量，将所述木材样品干燥至恒重后称取所述木材样品干燥后的重量，根据干燥前后的重量差得出所述木材样品的表层至内层的平均含水率，记为第二含水率；

D、重复上述步骤A至C多次，获得多组第一含水率和对应的第二含水率数据，并据此获得木材的第二含水率与第一含水率的对应关系；

E、用所述无损水分测定仪检测所述古建筑木构件表层的含水率，并根据所述对应关系获得所述古建筑木构件的平均含水率。

根据本发明的一个优选且具体的方面，所述步骤A中提供的木材样品为杉木，所述步骤D中获得杉木的第二含水率与第一含水率的对应关系如下式所示：

y＝0.1561x

上式中，y表示杉木的第二含水率，x表示杉木的第一含水率。

优选地，所述步骤D中，根据获得的多组数据进行数据拟合得到木材的第二含水率与第一含水率的对应关系时。

更具本发明的一个优选且具体的方面，所述步骤C中，所述第二含水率由下式计算得出：

y＝(W1-W2)/W2×100％

上式中，y表示所述木材样品的第二含水率，W1表示所述木材样品干燥前的重量，W2表示所述木材样品干燥后的重量。

优选地，所述步骤A中的所述木材样品为防腐处理后的样品，或所述步骤A中还对所述木材样品进行防腐处理。

优选地，在所述步骤B执行完成后的120分钟内执行所述步骤C。更优选地，在所述步骤B执行完成后的60分钟内执行所述步骤C。

根据本发明的一个优选且具体的方面，所述步骤C中，从所述木材样品上截取多个试样，分别干燥至恒重并记录干燥前后的重量，并分别根据重量差计算各个试样的含水率，再对各含水率求平均值得到所述第二含水率。

更优选地，所述步骤C中，将所述木材试样放入干燥箱中烘干至恒重后，取出并放置到室温后再称取重量。

根据本发明的一个优选且具体的方面，所述无损水分测定仪为德图仪表(深圳)有限公司的Testo606-1型材料水分仪。采用该无损水分测定仪，不破坏既有结构木构件，不需要截取木材试样进行实验室检测，仅通过在木构件表面的探测，根据预先构建的对应关系得出可以用于结构判定的含水率。

本发明采用的另一技术方案如下：

一种古建筑木构件含水率的无损检测方法，包括如下步骤：

A、提供木材样品，该木材样品与待测古建筑木构件所用的木材属于同一种类；

B、用无损水分测定仪检测所述木材样品的含水率，记为第一含水率；

C、称取所述木材样品的重量，将所述木材样品干燥至恒重后称取所述木材样品干燥后的重量，根据干燥前后的重量差得出所述木材样品的表层至内层的平均含水率，记为第二含水率；

D、重复上述步骤A至C多次，获得多组第一含水率和对应的第二含水率数据，并据此获得木材的第二含水率与第一含水率的对应关系；

E、获取由所述无损水分测定仪检测得到所述古建筑木构件表层的含水率数据，并根据所述对应关系获得所述古建筑木构件的平均含水率。

本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：

本发明的古建筑木构件含水率的无损检测方法，在现场检测前，预先构建木材的由无损水分测定仪测得的含水率数据与称重法获得的木材平均含水率的对应关系，称重法获得的木材平均含水率为木材整体(表层和内层)的平均含水率，因而根据现场由无损水分测定仪对古建筑木构件进行测定，将测定值带入上述对应关系中即可获得古建筑木构件的平均含水率，能够最大程度地反映出木构件整体的含水情况，在不损坏木构件的情形下准确地获得其整体的平均含水率，检测准确性较好；能够不破坏既有结构木构件，不需要截取木材试样进行实验室检测，仅通过在木构件表面的探测，根据预先构建的对应关系得出可以用于结构判定的含水率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的一种无损检测方法拟合出的杉木的平均含水率与表层含水率的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

便携式无损水分测定仪：德图仪表(深圳)有限公司的Testo606-1型材料水分仪。

烘箱：上虞市富利达试验仪器厂的101-2型电热恒温干燥箱。

电子天平：常州万泰天平仪器有限公司的WT2003CH型电子天平。

选择多个杉木木材作为样品，杉木木材取自不同地区；

每个样品先用可移动便携式水分测定仪进行木材含水率测定，将检测数据进行记录，得到第一含水率数据集，参见下表1；

立刻用取样工具分别从每个样品上截取2～3个试样，每个试样尺寸是20mm×20mm×20mm，用天平称取重量，然后放入干燥箱中在(103±2)℃温度下烘8小时，至恒重，取出放置室温后用天平进行称量，依据公式y＝(W1-W2)/W2×100％计算得出杉木的含水率，并将相关数据进行记录，得到第二含水率数据集，参见下表1；上式中，y表示杉木样品的第二含水率，W1表示杉木样品干燥前的重量，W2表示杉木样品干燥后的重量；

将2种方法得出的结果进行比较和统计，通过数据拟合得出便携式水分测定仪检测结果与真实的平均含水率(第二含水率)的对应关系，拟合曲线图参见图1，关系式如下式：

y＝0.1561x

上式中，y表示杉木的第二含水率，x表示杉木的第一含水率；

现场采用上述便携式水分测定仪测定古建筑的杉木构件的含水率，带入上述关系式中，计算得出古建筑的杉木构件的平均含水率。

表1

选择多个松木木材作为样品，松木木材取自不同地区；

每个样品先用可移动便携式水分测定仪进行木材含水率测定，将检测数据进行记录，得到第一含水率数据集；

立刻用取样工具分别从每个样品上截取2～3个试样，每个试样尺寸是20mm×20mm×20mm，用天平称取重量，然后放入干燥箱中在(103±2)℃温度下烘8小时，至恒重，取出放置室温后用天平进行称量，依据公式y＝(W1-W2)/W2×100％计算得出松木的含水率，并将相关数据进行记录，得到第二含水率数据集；上式中，y表示松木样品的第二含水率，W1表示松木样品干燥前的重量，W2表示松木样品干燥后的重量；

将2种方法得出的结果进行比较和统计，通过数据拟合得出便携式水分测定仪检测结果与真实的平均含水率(第二含水率)的对应关系；

现场采用上述便携式水分测定仪测定古建筑的松木构件的含水率，带入上述关系式中，计算得出古建筑的松木构件的平均含水率。

选择多个楠木木材作为样品，楠木木材取自不同地区；

每个样品先用可移动便携式水分测定仪进行木材含水率测定，将检测数据进行记录，得到第一含水率数据集；

立刻用取样工具分别从每个样品上截取2～3个试样，每个试样尺寸是20mm×20mm×20mm，用天平称取重量，然后放入干燥箱中烘至恒重，取出放置室温后用天平进行称量，依据公式y＝(W1-W2)/W2×100％计算得出楠木的含水率，并将相关数据进行记录，得到第二含水率数据集；上式中，y表示楠木样品的第二含水率，W1表示楠木样品干燥前的重量，W2表示楠木样品干燥后的重量；

将2种方法得出的结果进行比较和统计，通过数据拟合得出便携式水分测定仪检测结果与真实的平均含水率(第二含水率)的对应关系；

现场采用上述便携式水分测定仪测定古建筑的楠木构件的含水率，带入上述关系式中，计算得出古建筑的楠木构件的平均含水率。

本实施例基本同实施例1，区别在于：测试含水率之前，预先对杉木样品进行防腐处理。

本发明预先采用两种工艺分别测定与待测古建筑木构件种类相同的木材的含水率，一种为无损检测工艺，其虽然能够无损检测，但不适于木构件检测，尤其是无法准确测得木材内层的含水率情况；另一种为国家标准规定的标准木材含水率检测方法，其检测结果可靠准确，能够反映出木材的表层及内层的整体含水情况，但需要破坏木材；然后将两种工艺测得的含水率数据通过统计方法获得二者的对应关系；现场检测时，只用无损水分测定仪检测古建筑木构件的含水率，然后根据上述对应关系对无损水分测定仪测得的结果进行修正，获得木构件整体的平均含水率，能够最大程度地真实反映木构件表层及内层的含水情况，能够无损检测且检测结果较为准确。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。