无损检测技术在木材保护中应用.docx

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无损检测技术在木材保护中应用摘要：

无损检测技术经过多年发展已取得很大成就，在木材分等、木材水分测定、干燥控制、温湿度测定、强度与弹性模量、木材缺陷的检测等方面得到了广泛的应用，一定要充分知晓其特点和在木材保护中的用途，掌握其操作方式，切实提高我国木材保护技术水平。

关键词：

无损检测技术木材保护应用

木材是我们生活中的宝贵资源，属天然生长的植物材料，尽管是可再生资源，但生长周期太长，实属重点保护对象。

木材具有形状不规则性及变异性和各向异性的特点，因而对木材及其制品的检测一直是需攻克的难题。

无损检测技术经过40多年的发展，作用显现，在木材分等、木材水分测定、干燥控制、温湿度测定、强度与弹性模量、木材缺陷的检测等方面得到了广泛的应用，值得推广与借鉴。

定义及特点

无损检测，又被称做非破坏性检测，简单说就是利用材料的不同物理力学或化学性质在不破坏目标物体内部及外观结构与特性的前提下，对目标物体相关特性进行测试与检验，尤其是针对各种缺陷的检测。

无损检测的最大特点是对材料的原有特性没有任何破坏，检测用时短，结果出具快，操作简便，便于操作人员快速判断，可以保证连续生产，切实提高生产效率，为正确决策提提供依据。

2.无损检测在木材保护中的主要用途

1.1木材含水率无损检测

木材含水率是影响与决定木材使用的重要指标，对古建筑木构件，含水率更具有重要意义。

一般地，木构件含水含水率过高，则意味着古建筑木构件发生病虫害的可能性增大，必须引起重视。

在日常工作中，我们常采用的的木材含水率无损检测仪器有根据直流电、高频电流、介电常数、微波、红外线等原理开发制造的仪器。

1.2现场检测古建筑木结构部件

保持原有木构件的根本特征是古建筑木结构进行维修和保护时必须遵循的原则。

为确保此工作目标的实现，检测其木结构安全必须采用无损检测技术进行评价，维修前进行设计与确定维修或更换木构件等项工作必须以无损检测的证据为前提，不可盲目定论。

无损检测的一个重要应用也能够得以体现。

通过检测，可以查出木构件的残余强度和木构件内部缺陷，为木结构建筑的可靠性、安全性和使用寿命能够做出科学评价。

1.3评价古树名木健康状况

当前，世界各国尤为重视对古树木大管理，古树名木地位得到空前提高，不仅是重要的自然资源和景观，现在已经发展成为各国重要的文化遗产。

保护的古树名木，必须知晓其自身健康情况，无损检测技术就有了用武之地，因为必须对古树内部缺陷在不影响其正常生长，又不会带来新的灾害的前提下进行检测，无损检测技术就能满足上述要求，此技术在许多发达国家被广为应用。

3.无损检测技术方法

3.1肉眼观察法。

肉眼观察无损检测方法概括起来有几个显著特点，即最简单、最古老、沿用时间最长、无设备投入。

它的作用在于帮助判别和验证无损检测结果。

具体表现在对产品和组成成分的变化等需要做出判断时，需要肉眼观察和识别，经常需要观察的的范围有对破裂碎片、机械破坏、后期腐朽和严重的虫蛀等情况的查验。

同时，还可以通过肉眼观察判断还可以检测部件或产品的优劣与是否合格或淘汰。

3.2近似无损检测法

这项检测方法的实施必须与肉眼观察配合使用，否则不会发生功效。

这些方法包括：

使用锤子敲击，判断柱子或原木有无空洞或腐朽状况；使用刀子刮树皮，检查木材表面硬度，根据硬度的大小初步判断树木腐朽程度；钻取木芯来检测木材内部的腐朽；使用木材阻力测定仪（测定木材内部腐朽。

采用近似无损检测方法可以帮助肉眼观察获得更多的信息，如用生长锥木芯可以判断腐朽深度和大小用肉眼观察和用锤子敲击来判断木结构部件有无空洞或腐朽被广泛应用于古建筑维修和古树保护中，以此确定这些木构件是否更换。

3.3声应力波

声应力波是最常用的古建筑木结构安全评价的无损检测方法。

声应力波是通过冲击或用给定的应力使其产生振动，但目前主要采用的是冲击产生振动的方法声应力波方法常采用测定声传播速度或测定振动波谱的方法来进行分析。

声速测定简便易行，被对件常用测定声速来计算木构件的残余动弹性模量。

利用应力波测定残余动弹性模量需要检测木材密度，而密度测定必须在现场采样，然后在实验室进行测定。

当木材发生腐朽或虫蛀时，垂直于木材纹理方向的传播速度急速增加。

健康材应力波的传播速度是进行无损检测判断分析木材是否腐朽以及纵向传播速度的重要依据和参考，还可以选择测定声应力波振动波谱的的方法，基本能克服检测传播速度带来的缺点。

如果采用测定声传播速度检测方法的仪器，应采用相应的方法弥补测定仪器带来的不便。

3.4超声（应力）波

超声应力波同声应力波方法基本相同，主要不同在于超声波应用的频率超过20kHz。

超声波测定的原理分为穿透应力波系统和脉冲-反应系统两种，现有设备也是按照这两种原理设计生产制造的。

穿透应力波系统是指超声波沿被检测木材的厚度方向传播，而被检测的木材的声波特性就在另一边被记录下来；而脉冲 - 反应系统是指测定记录被传播到材料内部表面的回声波的特征，可以测定木材腐朽深度等。

3.5 其它无损检测技术

① 电学方法：

利用木材电阻和木材含水率的相关关系进行无损检测，可以测定木材含水率。

还可以利用木材电阻特征在现场探测木材腐朽。

② γ 射线：

利用 γ 射线可以定量化探测木材内部腐朽程度，也可以定量测定防腐剂痕量元素在木材中的分布。

这种检测方法的不利因素是要用到放射性元素。

③ X- 射线：

 这是实验室和生产线上常用的一种方法，主要用于检测木材内部腐朽、木材微密度测定、木材节疤等的检测等，如常见的软 X 射线木材微密度测定仪、 X- 射线木材缺陷检测系统等。

4.常用的无损检测仪器

4.1木材阻抗测定仪

木材阻抗测定仪的原理是采用约1毫米左右的小钻针，在通电情况下，使用均匀速度加力使小钻针穿入木材内部，测定仪就采用携带的记录纸或计算机磁盘记录小钻针根据木材密度分布不同而产生的阻力曲线，其中阻力大小和进入深度直接相关。

根据阻抗曲线可以判断木材内部具体部位的早晚材密度、应力木、年轮密度以及空洞、腐朽等情况，为判断木材内部腐朽、虫蛀、白蚁危害程度提供有效可靠的依据。

它是一类近似无损检测设备，主要用于木结构、木桥、电线杆、地板和树木等的腐朽与虫蛀、白蚁危害、空洞、应力木等的探测。

市场前景很好，但阻抗图波仪价格不菲。

4.2应力波测定仪

应力波测定仪有很多种，电子锤和匈牙利产的测定仪，可以用于木材和树木的检测；而德国产的应力波测定仪，可以获得树木横切面内部的二维或三维图像，这很容易从图像中发现木材内部健康与腐朽情况以及腐朽的程度大小，因而在古树名木的健康监测中应用广泛。

台湾使用超声波或应力波无损检测技术检测古建筑木构件强度与腐朽程度，进行古建筑维修前与维修后木构件安全的评价。

电子锤可以用于木材和树木的检测；在古树名木的健康监测中应用广泛。

以上是最常用的两种，此外还有超声波测定仪等很多相关仪器。