一、材料性能檢測 

材(cai)料(liao)力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)現場檢測測區或(huo)取(qu)樣位(wei)置應(ying)布置在(zai)構(gou)件無缺陷(xian)、無損傷且(qie)具有代表(biao)性(xing)(xing)的 部(bu)位(wei)，當構(gou)件存(cun)在(zai)缺陷(xian)、損傷或(huo)性(xing)(xing)能(neng)(neng)劣化現象時(shi)，檢測報告應(ying)予以描(miao)述(shu)。

1.1 木材物理性能檢測

 1.1.1 木材含水率 

每(mei)個樣品距兩端 200mm 處及(ji)中部(bu)設置測(ce)試(shi)(shi)部(bu)位(wei)，對(dui)于規格材或(huo)其他木(mu)構件(jian)(jian)，每(mei)個測(ce) 試(shi)(shi)部(bu)位(wei)的四個面中部(bu)測(ce)量；對(dui)于膠合(he)木(mu)構件(jian)(jian)，應在(zai)構件(jian)(jian)兩側測(ce)定每(mei)層層板的含水(shui)率。

設備：FMC木材水分儀

1.1.2 木材密度

測量方法：微鉆阻力儀檢測法

選(xuan)擇(ze)木構(gou)件無缺陷(xian)的良(liang)好部位(wei)。對承(cheng)重彎(wan)曲載(zai)荷的構(gou)件，宜選(xuan)擇(ze)產(chan)生(sheng)拉應力(li)最大部位(wei) 或其(qi)中間部位(wei)下表面(mian)；對承(cheng)受軸向(xiang)載(zai)荷的構(gou)件，宜選(xuan)擇(ze)沿高度(du)方向(xiang)的不同部位(wei)。每個構(gou)件應 至少鉆取 3 個測點，3 個測點不應位(wei)于同一橫(heng)截面(mian)，沿構(gou)件木材(cai)橫(heng)紋方向(xiang)鉆入，并垂(chui)直于構(gou) 件表面(mian)。

采用阻力儀檢測(ce)法檢測(ce)木材(cai)密(mi)度時，宜(yi)采用現場取(qu)樣試驗進行修正(zheng)

圓形(xing)截面(mian)                                                       巨(ju)型截面(mian)

圖一(yi)    典型截面阻力儀檢測(ce)示意

ρ9 = 3.8536FX + 354.9

式中：Fx—含水率 x% 時的(de)微鉆阻力(li)值(zhi)（示值(zhi)）； ρ9—含水率 9% 時的(de)木(mu)材密(mi)度（kg/m3）

1.2 木材力學性能檢測

1.2.1 木材(cai)抗彎(wan)強度和抗彎(wan)彈性模量

       木材(cai)受橫向(xiang)靜力(li)(li)載(zai)荷作用(yong)時所產生的(de)最大彎(wan)曲應(ying)(ying)力(li)(li)為木材(cai)抗(kang)彎(wan)強度(du)(du)。木材(cai)受力(li)(li)彎(wan)曲時， 在比例極(ji)限內應(ying)(ying)力(li)(li)與應(ying)(ying)變之比，則為抗(kang)彎(wan)彈性(xing)模量(liang)。現(xian)場檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)木材(cai)抗(kang)彎(wan)強度(du)(du)、抗(kang)彎(wan)彈性(xing)模量(liang) 可采用(yong)阻力(li)(li)儀和(he)應(ying)(ying)力(li)(li)波檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)法(fa)（木結構(gou)現(xian)場檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)技術標準 JGJ/T488）. 測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)方(fang)法(fa)： 1）微鉆阻力(li)(li)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)法(fa)； 微鉆阻力(li)(li)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)法(fa)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)木構(gou)件(jian)力(li)(li)學性(xing)能時，每(mei)個構(gou)件(jian)應(ying)(ying)至少鉆取(qu) 3 個測(ce)(ce)(ce)(ce)點，取(qu)三者(zhe)平均(jun) 值作為試件(jian)的(de)阻力(li)(li)值，3 個測(ce)(ce)(ce)(ce)點不(bu)應(ying)(ying)位于同一(yi)橫截面（圖一(yi)）。 2）應(ying)(ying)力(li)(li)波檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)法(fa) 應(ying)(ying)力(li)(li)波測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)儀的(de)兩(liang)個探(tan)(tan)針(zhen)應(ying)(ying)沿被測(ce)(ce)(ce)(ce)木構(gou)件(jian)長(chang)(chang)度(du)(du)方(fang)向(xiang)插(cha)(cha)入其表層(ceng)，記(ji)錄兩(liang)探(tan)(tan)針(zhen)插(cha)(cha)入點間 距(ju)，兩(liang)探(tan)(tan)針(zhen)間距(ju)宜為 600mm，探(tan)(tan)針(zhen)與試件(jian)長(chang)(chang)度(du)(du)方(fang)向(xiang)夾角應(ying)(ying)為 30°—45°（圖二）。

圖二 構件縱向(xiang)應(ying)力波檢測(ce)示意

1—應力波檢測儀；α—探針與試件長度方向(xiang)夾(jia)角；L—測點距離

落葉松力學性能(neng)檢測按(an)下列公式計算：

V9 = 0.858Vx + 0.014MCxv + 0.536

F9 = 0.655Fx + 0.125MCxv + 26.733

ρ9 = 3.8536Fx + 354.9

σb9=0.0298F9V92+35.4

E9 = 0.0041 F9V92 + 5.353

式中：V9—含水率9%時的(de)應力波速度（km/s）;

F9—含水率9%時的微鉆阻力值(zhi)（示值(zhi)）；

ρ9—含(han)水率(lv)9%時的密度（kg/m3）；

Vx—含水(shui)率x%時(shi)的應力波速(su)度（km/s）;

Fx—含水率x%時(shi)的微鉆(zhan)阻力(li)值(zhi)（示(shi)值(zhi)）；

Ex—含水率9%時的抗彎(wan)彈性模量（Gpa）；

σb9—含水率9%時的(de)抗彎(wan)強度（MPa）;

MCxv—含水(shui)率x%，適用含水(shui)率范圍6%-16%

二、缺陷檢測

木構件缺(que)陷檢測應分(fen)為裂縫、腐朽(xiu)、蟲蛀等(deng)項目。木構件缺(que)陷等(deng)級按下(xia)表規(gui)定(ding)執行。

2.1 裂縫檢測 

2.1.1 表面裂縫。 

表(biao)面裂縫寬(kuan)度直接采(cai)用塞尺或直尺測量。 

2.1.2 內部裂縫(feng)。 

內部或隱蔽裂縫寬(kuan)度宜采用阻力儀(yi)檢測法。

2.2 腐朽檢測

2.2.1 表(biao)面腐朽。

表面腐朽(xiu)通過目測(ce)法判斷，采用肉眼(yan)觀(guan)察(cha)或尺規測(ce)量。

2.2.2 內部(bu)腐朽。

內部腐朽采用探針檢(jian)測法、阻力(li)儀檢(jian)測法、應力(li)波(bo)檢(jian)測法、雷(lei)達波(bo)等(deng)非(fei)破壞性檢(jian)測方法。

探針檢測法：

用于表層0-40mm范圍內的木材內部(bu)腐朽檢(jian)測(ce)(ce)(ce)，同一木構(gou)件(jian)在腐朽和未腐朽部(bu)分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)別進行(xing)探針檢(jian)測(ce)(ce)(ce)，且檢(jian)測(ce)(ce)(ce)方向(xiang)應相同。腐朽程度檢(jian)測(ce)(ce)(ce)分(fen)(fen)(fen)級按下表執行(xing)。

探針打入深度(du)增(zeng)加率(lv)按(an)如下公(gong)式計算：（精度(du)0.1%）

Rp = (L1-L0)/L0* 100%

式(shi)中(zhong)：Rp——探針打入深度增加率(lv)（%）；

L0——未腐朽部位的探針(zhen)打入深度（mm）;

L1——腐朽部位的探(tan)針打(da)入深度（mm）.

探針檢測法——PILODYN皮羅釘木材檢測儀

用來測量(liang)活樹及木質構(gou)件，如電(dian)線桿、打樁(zhuang)和木梁等的(de)木材強(qiang)度及腐朽狀況的(de)有用工(gong)具。檢測使用無損的(de)方法，不會(hui)對測量(liang)對象造成大(da)的(de)破壞。

阻力儀檢測法：

可用于(yu)0-500mm或(huo)0-1000mm范圍(wei)內的深層腐(fu)朽檢測，腐(fu)朽程度分級(ji)按下表規定執行：

根據腐朽部位(wei)的阻力(li)平均值(zhi)和未腐朽部位(wei)阻力(li)平均值(zhi)計(ji)算阻力(li)值(zhi)降低率。阻力(li)值(zhi)降低率按(an)下式計(ji)算，精度到0.1%：

Rr= (r0-r1)/r0* 100%

式中：Rr——阻力(li)值降(jiang)低率(lv)（%）；

r 0——未腐朽(xiu)部位阻力平均值；

r 1——腐朽部位(wei)阻力平(ping)均值。

阻力值曲線判別木材缺陷的參考方法：

區段分類	典型阻力值曲線	典型曲線特征分析
無缺陷區		曲線總體較為平穩、均勻(yun)并呈(cheng)現連續(xu)的(de)波峰(feng)-波谷現象(xiang)，通常，波峰(feng)處木材(cai)密(mi)度較大，波谷處木材(cai)密(mi)度相對較小(xiao)
腐朽蟲蛀區		曲線中相對阻力值明顯下降，但過渡期坡度較緩。相對阻力值下降越多說明該區段木材腐朽越嚴重
裂縫或空洞區		曲線中相對阻力值發生突降，曲線坡度非常陡，且相對阻力值接近于零，說明該區段為裂縫或空洞

應力波(bo)檢測法：

用于(yu)構(gou)(gou)件全截面(mian)腐朽(xiu)檢測(ce)(ce)，木構(gou)(gou)件腐朽(xiu)面(mian)積測(ce)(ce)量(liang)宜采用應力波斷層成像與(yu)阻力儀結合的檢測(ce)(ce)方法。

應力波檢測方法：選(xuan)擇待測斷(duan)面，記錄斷(duan)面詳細(xi)尺(chi)寸、形狀及位置。傳(chuan)(chuan)感(gan)器均(jun)勻(yun)布(bu)置，相(xiang)鄰傳(chuan)(chuan)感(gan)器間隔(ge)不應大(da)于100mm，木構件直徑或寬度不小于300mm時，傳(chuan)(chuan)感(gan)器數量(liang)不宜少于10個(ge)。

圖三 典型截(jie)面阻力(li)儀(yi)檢(jian)測示意

傳(chuan)感器(qi)布置完成(cheng)后，逐個敲擊傳(chuan)感器(qi)振動銷，每(mei)個傳(chuan)感器(qi)敲擊次(ci)數不(bu)少于5次(ci)。

主(zhu)要木構(gou)件(jian)應在(zai)構(gou)件(jian)中部或勘察(cha)發現(xian)缺陷的(de)周邊(bian)位置進(jin)行延(yan)伸檢測(ce)，有(you)明顯缺陷的(de)區域(yu)，應在(zai)該區域(yu)增(zeng)加檢測(ce)次數(shu)，確定缺陷范圍(wei)。

當采用應力波斷層檢測儀獲取木構件斷面的彩色圖像時，圖像的顏色直觀顯示木構件的健康狀況，圖像的顏色分布由波速值大小決定。藍(lan)色—紫色—綠色—棕色—黑色表示波速(su)由低(di)值逐漸增大(da)至(zhi)高(gao)值。

圖四 應力波掃描結(jie)果

應力波和阻力儀結合檢測法：

應(ying)力(li)波和阻力(li)儀結合(he)使用，對(dui)斷面缺陷面積大小(xiao)進行偏差(cha)修正。

使(shi)用應力波對斷(duan)面檢(jian)測成像后，使(shi)用阻力儀(yi)在木構(gou)件斷(duan)面進行(xing)(xing)單(dan)路徑缺陷長度修正，按照以下公式(shi)進行(xing)(xing)：

式(shi)中：Ai——應力波檢測(ce)的缺陷面積（mm2）；

Ar——阻力儀修正的缺陷面(mian)積（mm2）；

Lr1——單路徑（第1條路徑）上阻力儀檢測缺陷長度（mm）;

Lr2——單路徑（第2條路(lu)徑）上阻(zu)力儀檢測缺陷長度（mm）;

Li1——第1條路徑上對(dui)應(ying)的應(ying)力波檢測缺陷(xian)長度（mm）；

Li2——第2條路徑上對(dui)應的應力波檢(jian)測缺陷長度（mm）；

三、蟲蛀檢測

蟲蛀檢測(ce)包含兩部分(fen)內容(rong)：

一是(shi)(shi)檢(jian)測(ce)構(gou)件(jian)內部是(shi)(shi)否存在蟲(chong)(chong)蛀(zhu)孔，如(ru)果僅(jin)有蟲(chong)(chong)蛀(zhu)孔洞，而沒有白蟻(yi)活動(dong)跡象，則蟲(chong)(chong)蛀(zhu)空(kong)洞實際上(shang)是(shi)(shi)缺陷的(de)一種形式，對木構(gou)件(jian)及結構(gou)的(de)影(ying)響主(zhu)要體現在截(jie)面(mian)(mian)面(mian)(mian)積的(de)缺損，參考(kao)缺陷檢(jian)測(ce)方法。

二是尋找木構件中是否(fou)存(cun)在(zai)白(bai)蟻(yi)(yi)活(huo)體(ti)并(bing)確定其活(huo)動(dong)區域，如果存(cun)在(zai)白(bai)蟻(yi)(yi)活(huo)體(ti)活(huo)動(dong)跡象(xiang)，則(ze)有可(ke)能對構件及建(jian)筑主體(ti)結構造成不可(ke)估量的危害，必須進行全(quan)面檢(jian)測和治理，可(ke)通過溫度、濕度、雷達等多種形式進行白(bai)蟻(yi)(yi)活(huo)體(ti)探測。

白蟻檢測

T3i白(bai)蟻探測儀可快(kuai)速探(tan)(tan)測(ce)、確認和追蹤白(bai)蟻(yi)(yi)的存在及活動軌跡。T3i白(bai)蟻(yi)(yi)探(tan)(tan)測(ce)儀整合白(bai)蟻(yi)(yi)雷達傳感器(qi)、遠程(cheng)激光熱度(du)傳感器(qi)和濕度(du)傳感器(qi)于一體，通(tong)過三種測(ce)量功能(neng)對白(bai)蟻(yi)(yi)進行探(tan)(tan)測(ce)、追蹤和定(ding)位(wei)。

四、檢測儀器方案

4.1 微(wei)鉆阻力技術(shu)

在電動機驅動下(xia)，儀器的微(wei)型(xing)鉆針(zhen)以恒定(ding)速度(du)鉆入木構件(jian)內部，產生(sheng)(sheng)相對阻(zu)(zu)力(li)，阻(zu)(zu)力(li)的大(da)(da)小反應出(chu)木質密(mi)度(du)的變化(hua)，已有(you)很多實(shi)驗證實(shi)木質密(mi)度(du)和微(wei)鉆阻(zu)(zu)力(li)之(zhi)間有(you)顯(xian)著的統計(ji)學(xue)上線性關(guan)系(xi)，微(wei)鉆阻(zu)(zu)力(li)越(yue)(yue)大(da)(da)，則(ze)密(mi)度(du)越(yue)(yue)大(da)(da)，表示(shi)木構件(jian)結構完整，否則(ze)，木質有(you)損(sun)傷；微(wei)機系(xi)統采集鉆針(zhen)在木質中產生(sheng)(sheng)的阻(zu)(zu)力(li)參數(shu)，在軟件(jian)上將數(shu)據可(ke)視化(hua)顯(xian)示(shi)。微(wei)型(xing)鉆針(zhen)直徑1.5mm，長(chang)度(du)從300mm 至(zhi)1000mm 不等(deng)，適合(he)各(ge)種尺寸構件(jian)。

IML-PD系列(lie)針測儀

    PD 系列針測(ce)儀(yi)采用兩種(zhong)阻(zu)力記錄模式(shi)測(ce)量，有效避免測(ce)量高密(mi)度(du)樹種(zhong)時的(de)誤差。高密(mi)度(du)木(mu)構件(jian)可(ke)能即(ji)使內(nei)部木(mu)質受損，其殘存的(de)木(mu)質仍(reng)具(ju)有較(jiao)大的(de)步(bu)進(jin)(jin)阻(zu)力，但其旋轉阻(zu)力會減小。可(ke)對(dui)木(mu)質內(nei)部的(de)裂縫、腐朽、蟲蛀進(jin)(jin)行判(pan)斷。

RESISTOGRAPH R系列針(zhen)測儀(yi)

   R 系(xi)列針(zhen)測(ce)儀通(tong)過(guo)探針(zhen)鉆(zhan)(zhan)入木(mu)材(cai)記錄(lu)旋轉阻抗，通(tong)過(guo)藍牙打印機 1：1 實時顯示測(ce)量(liang) 結果，測(ce)量(liang)過(guo)程中(zhong)根據木(mu)材(cai)狀態自動調整鉆(zhan)(zhan)頭(tou)速度，無需人工干預(yu)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)木(mu)質裂縫(feng)、腐 朽、蟲蛀檢測(ce)的效率和(he)準確性。

4.2 應(ying)力波無損檢測技(ji)術

Picus 3應力(li)波斷(duan)層(ceng)畫像診斷(duan)儀

無(wu)損(sun)檢測(ce)(ce)(ce)因蟲害或(huo)者自然衰退導致(zhi)木(mu)構(gou)件木(mu)質(zhi)腐爛情況，測(ce)(ce)(ce)量時將傳(chuan)感器固定(ding)在預檢測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)斷(duan)層上(shang)，使用專業設計的(de)(de)電子(zi)錘敲擊每(mei)個檢測(ce)(ce)(ce)點，應力(li)波在木(mu)構(gou)件內(nei)部(bu)傳(chuan)播(bo)(bo)，如果構(gou)件內(nei)部(bu)的(de)(de)介質(zhi)不(bu)同，應力(li)波傳(chuan)播(bo)(bo)的(de)(de)速度就不(bu)同，比(bi)如在實木(mu)中傳(chuan)播(bo)(bo)快，受損(sun)木(mu)質(zhi)或(huo)空洞(dong)中傳(chuan)播(bo)(bo)慢，進而可(ke)以判斷(duan)木(mu)構(gou)件內(nei)部(bu)的(de)(de)健(jian)康狀況，檢測(ce)(ce)(ce)結果可(ke)視(shi)化(hua)顯示。

斷面(mian)上(shang)每個位置的(de)應(ying)力波傳播速度都有(you)數據，結(jie)合上(shang)文中(zhong)的(de)公式(shi)，獲取(qu)木構件(jian)的(de)密度(kg/m3)、抗(kang)彎(wan)強度（Gpa）、抗(kang)彎(wan)彈性模量(Mpa)等(deng)參(can)數；結(jie)果以不(bu)同顏色表(biao)示木構件(jian)的(de)缺陷情(qing)況，如(ru)裂縫、腐朽。

五、案例分享

5.1“平湖秋月”御書樓檢測

 檢測方法：

1）Resistograph 微鉆阻(zu)力(li)儀檢測

2）picus 3應(ying)力(li)波斷層(ceng)畫像(xiang)診(zhen)斷儀(yi)檢測

檢(jian)測小組利用微鉆阻力儀(yi)對木構件的腐朽、蟲蛀等缺陷進(jin)行檢(jian)測，

涉(she)及到柱、梁(liang)等構件。檢測時一根直徑約1.5mm的鉆針進入木構件內(nei)部。

檢測小組利用(yong)Picus 3應力波(bo)樹木(mu)斷(duan)層畫像(xiang)診斷(duan)儀(yi)檢測樓內其他柱，根據應力波(bo)的傳播(bo)速度以及含水率，計(ji)算出柱子構件的彈性(xing)模(mo)量(liang)以及力學性(xing)能，對(dui)建筑內木(mu)構件的質量(liang)做出評判。

御書(shu)樓內該柱自應(ying)力波(bo)速在3768-4522之(zhi)間，計算出柱子(zi)構件(jian)的平均彈性(xing)模量為6385.

5.2 故宮(gong)立柱缺陷(xian)檢測(ce)

檢測(ce)人員使用PD 500針測(ce)儀分(fen)別在(zai)不同(tong)高(gao)度處

對立柱構件內(nei)做缺陷檢測，

獲(huo)取肉眼無法看到的內部，彌(mi)補(bu)認為判(pan)斷(duan)的缺(que)陷；

如下為檢測結(jie)果，圖中紅色區域阻(zu)力值(zhi)很小，木柱內存在缺陷。

先進(jin)的(de)(de)木質無損(sun)檢測(ce)(ce)技術用于古建(jian)筑木構件檢測(ce)(ce)，彌補人為判(pan)斷(duan)的(de)(de)缺陷，對于材料內部(bu)隱蔽部(bu)位可(ke)以通過數(shu)(shu)據(ju)(ju)科學的(de)(de)判(pan)斷(duan)，并且通過數(shu)(shu)據(ju)(ju)、圖(tu)表(biao)較好的(de)(de)反應被(bei)測(ce)(ce)物體內部(bu)的(de)(de)強度(du)變化，腐朽、蟲蛀等殘損(sun)情況。科學對木材保(bao)存現(xian)狀進(jin)行評(ping)估(gu)，為后期修繕工作(zuo)提供(gong)重要的(de)(de)基礎性數(shu)(shu)據(ju)(ju)支撐和(he)評(ping)判(pan)依據(ju)(ju)。