TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8168-1:2009 (ISO 22157-1 : 2004) VỀ TRE – XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ – PHẦN 1: YÊU CẦU KỸ THUẬT

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 8168-1 : 2009

ISO 22157-1 : 2004

TRE – XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ – PHẦN 1: YÊU CẦU KỸ THUẬT

Bamboo Determination of physical and mechanical properties – Part 1: Requirements

Lời nói đầu

TCVN 8168-1 : 2009 hoàn toàn tương đương với ISO 22157-1 : 2004.

TCVN 8168-1 : 2009 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC165 Gỗ và sản phẩm gỗ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 8168-1 (ISO 22157) Tre -Xác định các chỉ tiêu cơ lý, gồm tiêu chuẩn sau:

– TCVN 8168-1:2009 (ISO 22157-1:2004) Phần 1: Yêu cầu kỹ thuật.

Bộ tiêu chuẩn ISO 22157 Bamboo – Determination of physical and mechanical properties, còn có phần sau:

– ISO 22157-2 Part 2: Laboratory manual.

Lời giới thiệu

Tiêu chuẩn ISO 22157 đầu tiên do Tổ chức quốc tế về tre và mây (INBAR), có trụ sở chính đặt tại Bắc Kinh, xây dựng và đề nghị ban hành. Mục đích chính của tiêu chuẩn là đưa tre lên thành vật liệu xây dựng được chấp nhận và thừa nhận ở cấp quốc tế. INBAR hướng tới sử dụng tre phù hợp cho nhóm người thu nhập thấp ở các nước đang phát triển và hướng tới một môi trường thân thiện cho các nước phát triển trồng tre.

Năm 1988, trong một hội thảo quốc tế về tre tổ chức tại Cochin Ấn Độ, việc cần thiết xây dựng Tiêu chuẩn quốc tế cho tre đã được thảo luận. Do thiếu kinh phí nên mãi đến cuối năm 1997 xây dựng tiêu chuẩn mới được thực sự bắt đầu, khi đó INBAR khai trương văn phòng quốc tế dưới sự tài trợ của chính phủ Hà Lan.

Năm 1998, dự thảo tiêu chuẩn đã hoàn thành và gửi đi lấy ý kiến trong nhóm các chuyên gia thuộc INBAR, tổ chức gồm những người hoạt động tự nguyện về thời gian và tài chính cho việc xây dựng tiêu chuẩn. Các thành viên của nhóm lần đầu tiên gặp nhau trong phiên họp ngày 30-31 tháng 10 năm 1998 tại San José, Costa Rica.

Năm 1999, kết quả của phiên họp đã thể hiện trong bản nội dung dự thảo. Tháng 9 dự thảo tiêu chuẩn đã được thảo luận tại Ban kỹ thuật ISO/TC 165 ở Harbin, Trung Quốc. Tiếp đó là hội nghị tổ chức vào tháng 10 năm 1999 với đại diện của các cơ quan tiêu chuẩn quốc gia Bangladesh, Trung Quốc, Colombia, Equador, Ethiopia, Ấn Độ, Inđônêxia, Nêpan, Philippin, Tanzania, Thái Lan và Việt Nam. Hội nghị được tổ chức tại FPRDI ở Los Banos, Philippin. Kết quả của hội nghị là nội dung tiêu chuẩn đã được hoàn thiện và đồng thuận gửi dự thảo đến Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO) để làm các thủ tục chính thức.

Tham gia việc xây dựng tiêu chuẩn, cùng với INBAR còn có CIB (ban kỹ thuật đặc biệt W 18 B). Các phiên họp của W 18 B (ví dụ như năm 1987 tại Singapore và năm 1992 tại Kuala Lumpur) cũng đã thảo luận rất nhiều về nội dung này.

ISO 22157-1 là tiêu chuẩn đầu tiên về tre, do đó tiêu chuẩn không hủy bỏ hoặc thay thế các tài liệu khác cũng đã được soạn thảo và gửi đi lấy ý kiến nội bộ INBAR đồng thời trong thời gian 1998 và 1999. Với lý do tương tự, các thay đổi kỹ thuật chính chỉ áp dụng với các dự thảo trước kia.

TRE – XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ – PHẦN 1: YÊU CẦU KỸ THUẬT

Bamboo Determination of physical and mechanical properties – Part 1: Requirements

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thử để đánh giá các chỉ tiêu cơ lý và độ bền của tre như: độ ẩm, khối lượng thể tích, độ co rút, độ bền nén, uốn, trượt và kéo.

Tiêu chuẩn này đề cập đến các phép thử trên mẫu tre để thu được các dữ liệu thiết lập các hàm số về độ bền đặc trưng và để đạt được ứng suất cho phép. Các dữ liệu cũng được sử dụng để thiết lập các mối quan hệ giữa các chỉ tiêu cơ lý và các yếu tố như: độ ẩm, khối lượng thể tích, nơi sinh trưởng, vị trí trên thân cây, có đốt và lóng v.v…, liên quan đến mục đích kiểm soát chất lượng.

2.Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

2.1.Thân tre (bamboo culm)

Một măng tre phát triển độc lập, thường là rỗng, trừ những chỗ đốt tre phồng lên.

2.2. Cụm tre (bamboo clump)

Tổ hợp các thân tre gồm từ hai thân ngầm trở lên cùng mọc tại một vị trí.

2.3. Diện tích mặt cắt ngang (cross-sectional area)

Diện tích mặt cắt vuông góc với hướng của các sợi và lỗ mạch chính.

CHÚ THÍCH: Diện tích mặt cắt ngang được tính toán như sau: (π/4) x [D2 – (D – 2t)²], trong đó D và t là giá trị trung bình của đường kính ngoài và chiều dày vách lóng tre, được tính toán từ các số đo trên mẫu thử.

2.4. Đường kính ngoài (outer diameter)

Đường kính mặt cắt ngang của một lóng tre đo được từ hai điểm đối xứng nhau của mặt ngoài cùng.

2.5. Độ ẩm (moisture content)

Tỷ lệ phần trăm nước tính theo khối lượng khô kiệt.

2.6. Chiều dày vách (wall thickness)

Chiều dày của vách lóng tre.

3. Ký hiệu và thuật ngữ viết tắt

Tiêu chuẩn này sử dụng các ký hiệu và đơn vị sau đây:

A Diện tích mặt cắt ngang, tính bằng mm², được tính bằng: (π/4) x [D² – (D – 2t)²], trong đó D và t là giá trị trung bình của các số đo trên mẫu thử.

D đường kính ngoài, tính bằng mm.

d chuyển vị hoặc biến dạng, tính bằng mm (đọc là “đenta”).

E môđun đàn hồi khi uốn tĩnh, tính bằng MPa.

F tải trọng, tính bằng N.

G môđun trượt, tính bằng MPa.

I_b mômen quán tính của diện tích, tính bằng mm⁴.

L khoảng cách giữa hai gối đỡ khi uốn tĩnh; chiều dài khi thử nén, trượt và kéo của mẫu thử, tính bằng mm.

m khối lượng, tính bằng g (cũng sử dụng đơn vị kg).

MC độ ẩm. tính bằng %.

p thông thường được lấy là 3.14.

r khối lượng thể tích (khối lượng riêng), tính bằng kg/m³ (đọc là “rô”),

s ứng suất, tính bằng MPa (đọc là “sigma”).

t chiều dày vách lóng tre, tính bằng mm.

τ ứng suất trượt, tính bằng MPa (đọc là “tau”).

V thể tích mẫu thử. tính bằng mm³, được tính bằng: A x L, hoặc theo giá trị đo được.

W mômen kháng uốn, tính bằng mm³.

x dấu nhân trong công thức.

Ký hiệu chỉ số dưới

_utt cực đại (sử dụng cho độ bền tại thời điểm phá hủy).

CHÚ THÍCH: 1 MPa = 1 N/mm².

4. Bố cục và cách sử dụng TCVN 8168 (ISO 22157)

4.1. Giới thiệu

Tiêu chuẩn này nêu rõ các yêu cầu đối với các phép thử tiêu chuẩn để xác định các chỉ tiêu của tre làm vật liệu hoặc công trình xây dựng. Báo cáo kỹ thuật ISO/TR 22152-2, được coi là sổ tay hướng dẫn cho các nhân viên thí nghiệm kèm theo tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH: Tiêu chuẩn này cung cấp nhiều nội dung chính thức cũng như các hướng dẫn thực hành và hướng dẫn không chính thức (“hướng dẫn cách tiến hành”).

4.2. Qui trình chung

4.2.1. Đo và cân

Trước khi tiến hành mỗi phép thử, phải đo các kích thước của mỗi mẫu thử chính xác đến:

– 10 mm đối với chiều dài của thân tre,

– 1 mm đối với chiều dài hoặc chiều cao mẫu thử, song song với trục của thân tre,

– 1 mm đối với đường kính của thân tre; tiến hành đo hai lần đường kính ứng với từng mặt cắt ngang, theo hướng vuông góc với nhau, và

– 0,1 mm đối với chiều dày vách lóng tre; tiến hành đo bốn lần chiều dày vách lóng tre ứng với từng mặt cắt ngang, tại chính những vị trí đã đo đường kính (gấp đôi số lần đo đường kính).

Mẫu thử phải được cân chính xác đến:

– 10 g đối với thân tre,

– 1 g đối với mẫu thử lớn hơn 100 g, và

– 0,1 g đối với mẫu thử nhỏ hơn 100 g.

4.2.2. Nhiệt độ và độ ẩm

Để tránh làm thay đổi đáng kể đối với các chỉ tiêu về độ bền, tất cả các mẫu thử phải được thử trong dải nhiệt độ 27 °C ± 2 °C và độ ẩm tương đối của không khí trong dải 70 % ± 5 %.

CHÚ THÍCH: Điều này tạo thuận lợi cho việc so sánh các kết quả thử và cho các phép thử tái lập.

Tuy nhiên, trong trường hợp không thể áp dụng điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm như nêu ở trên, có thể áp dụng nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường phòng thử nghiệm. Các giá trị chính xác về nhiệt độ và độ ẩm không khí tương đối phải được ghi lại và thể hiện trong báo cáo thử nghiệm.

4.2.3. Tốc độ gia tải

Tốc độ gia tải của thiết bị thử phải đều và không chênh lệch lớn hơn ± 20 % so với tốc độ quy định cho từng phép thử. Tải trọng phải tác động liên tục, không ngắt quãng trong suốt quá trình thử nghiệm. Tốc độ dịch chuyển của đầu di chuyển của thiết bị thử phải là tốc độ dịch chuyển tự do hoặc không tải của đầu truyền động trong các thiết bị vận hành dạng cơ và là tốc độ của đầu chịu tải đối với loại thiết bị gia tải thủy lực.

4.2.4. Hiệu chuẩn

Tất cả các thiết bị và dụng cụ thử nghiệm sử dụng để thu thập dữ liệu phải được hiệu chuẩn thường xuyên theo đúng kỳ hạn để đảm bảo độ chính xác.

5. Lấy mẫu và bảo quản mẫu thử

5.1. Lấy mẫu

Vật liệu dùng làm mẫu thử của bất kỳ loại cụ thể nào phải được lấy như sau:

– trong trường hợp phép thử về các chỉ tiêu cho mục đích thương mại: mẫu được lấy từ nhiều vị trí khác nhau, đại diện cho điều kiện sinh trưởng khác nhau trên toàn vùng địa lý của loài;

– trong trường hợp phép thử phục vụ nghiên cứu: mẫu được lấy từ các vị trí xác định phục vụ việc nghiên cứu và được ghi lại trong báo cáo thử nghiệm.

Tất cả vị trí, sự lựa chọn, nhãn hiệu v.v… của các lô hàng khác nhau cũng như các chi tiết của các thân tre và cụm cây khác nhau đều phải ghi vào báo cáo.

5.2. Chọn thân tre

Các thân tre phải được lựa chọn từ các cụm tre khác nhau trong trạng thái cây đứng tự nhiên do những người có trình độ phân biệt loài tre và thông hiểu về các quy định liên quan việc gia công cắt mẫu và thử nghiệm. Nếu cần thiết và để thuận tiện, tổ chức chịu trách nhiệm việc thử nghiệm cần phải kiểm tra vị trí trước khi chặt hạ cây.

Trong trường hợp nghiên cứu, các thân cây đã được lựa chọn để thử nghiệm phải là khúc tốt không có bất kỳ khuyết tật nào và phải đại diện cho đa số các thân tre của cụm tre. Đối với các thử nghiệm thương mại, các thân tre phải thực sự đại diện cho toàn bộ số tre dùng cho mục đích xây dựng, kể cả khi gặp khó khăn với toàn bộ số tre. Loại bỏ tất cả thân tre bị vỡ, hư hỏng và biến màu.

Số lượng thân tre cần thiết phải được lấy ngẫu nhiên từ các cụm tre, khóm tre và luống tre khác nhau. Đối với thử nghiệm phục vụ thương mại, các thân tre phải là của cây trưởng thành có cùng độ tuổi.

Ngay sau khi được lựa chọn, thân tre phải được đánh dấu “T” trong trạng thái đứng tự nhiên, tại độ cao ngang tầm ngực và tổ chức thử nghiệm phải được thông báo về vị trí nhằm cung cấp thông tin cho các hướng dẫn đặc biệt tiếp theo.

5.3. Đốn chặt cây, đánh dấu và cắt khúc

Trước khi đốn chặt cây phải dùng sơn đen hoặc trắng vẽ một vòng tròn tại độ cao 1 m kể từ gốc cây và ghi lại các thông tin sau:

– tên loài tre (tên thực vật hoặc địa phương);

– tên vùng tre sinh trưởng;

– số lượng cụm tre và thân tre đã lựa chọn;

– tuổi của thân tre;

– chi tiết về các dấu hiệu trên thân tre;

– số lượng các đốt tre tính từ mặt đất đến chỗ đánh dấu vòng tròn bằng sơn;

– ngày đốn chặt cây và gửi mẫu;

– chữ ký.

Đồng thời, trước khi đốn chặt cây phải đánh dấu vào từng thân cây tại khoảng cách 0,25 m phía trên của chỗ vòng tròn bằng sơn; nếu có sử dụng các chữ số 6 hoặc 9 thì các chữ số này phải được gạch chân.

Các thân cây phải được đốn chặt theo kinh nghiệm của địa phương, nhưng phải giữ vòng tròn đánh dấu trên thân cây. Thân tre được cắt ở tư thế nằm ngang thành nhiều khúc để sử dụng cho các phép thử hoặc để bỏ đi. Khúc tre được sử dụng phải được đánh dấu vòng tròn tại đầu phía dưới và dấu hiệu của thân cây phải được nhắc lại trên từng khúc. Ngoài ra cũng phải bổ sung dấu hiệu chỉ vị trí của khúc trong thân cây là “gốc”, “giữa” hoặc “ngọn”, tại vị trí 1/3 của khúc. Phải ghi lại chiều dài của những khúc này, tính bằng mét, tính từ vị trí đốn chặt. Chỉ sau khi đánh dấu như vậy thân cây mới được cắt thành các khúc.

5.4. Gửi mẫu

Mẫu tre phải được gửi đến phòng thử nghiệm càng sớm càng tốt, tốt nhất là trong vòng hai tuần kể từ khi đốn chặt. Trong trường hợp không thể gửi ngay đi, mẫu tre phải được bảo quản trong bóng mát, bảo vệ khỏi bị mưa và không tiếp xúc với đất. Nếu có nguy cơ bị nứt, có thể phủ kín hai đầu tre bằng bitum, nhựa paraphin hoặc vécni, hoặc bất kỳ vật liệu phủ thích hợp khác.

Nếu các phép thử phục vụ mục đích thương mại, các mẫu thử phải được thử nghiệm trong điều kiện để khô tự nhiên trong không khí. Trong trường hợp nghiên cứu, các phép thử được thực hiện với mẫu tre tươi và khi đó tre phải được gửi ngay đến phòng thử nghiệm. Vì tre rất dễ bị ảnh hưởng do tiếp xúc với các tác nhân phá hủy, do đó có thể cần xử lý phòng ngừa để giữ cho tre được nguyên vẹn trong quá trình gửi mẫu, vận chuyển và bảo quản.

Tất cả các chi tiết về lô hàng cụ thể phải được kiểm tra lại và người gửi mẫu phải ký và ghi rõ ngày. Các chi tiết này phải được gửi đi cùng với các tài liệu kèm theo lô hàng.

5.5. Tiếp nhận và bảo quản thân tre

Trong quá trình tiếp nhận, tổ chức thử nghiệm phải kiểm tra các chi tiết về nhận biết các thân tre khác nhau và hồ sơ thích hợp phải được giữ lại.

Thân tre phải được bảo quản trong khoảng thời gian càng ngắn càng tốt để tránh bị hư hỏng.

5.6. Ghi nhãn và cắt khúc làm mẫu thử

Mẫu thử được cắt cho các phép thử khác nhau và được ghi nhãn phù hợp để nhận dạng (ví dụ: số của dự án, số lô hàng, số của thân tre v.v…).

Các phép thử phải được phối hợp hợp lý để giảm thiểu sự thay đổi do bảo quản và điều kiện thời tiết mà những thay đổi đó có thể ảnh hưởng đến việc so sánh kết quả thử.

Số lượng mẫu thử cho mỗi phép thử không được ít hơn 12 mẫu.

5.7. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm các thông tin sau:

a) tên và địa chỉ phòng thử nghiệm, ngày tháng và tên của người chịu trách nhiệm nghiên cứu;

b) viện dẫn tiêu chuẩn này và tiêu chuẩn khác liên quan;

c) chi tiết về mẫu thử như quy định trong 5.3;

d) nhiệt độ và độ ẩm không khí phòng thử nghiệm;

e) thiết bị sử dụng và bất cứ thông tin khác có thể ảnh hưởng đến kết quả thử;

f) kết quả thử nghiệm, bao gồm các giá trị về độ ẩm, khối lượng thể tích, kích thước thực, các giá trị về môđun và/hoặc độ bền, kiểu phá hủy và các thông tin có thể ảnh hưởng đến kết quả thử (ví dụ: vị trí dọc theo thân cây);

g) các chi tiết liên quan đến xử lý thống kê các kết quả thử, kể cả phương pháp sử dụng và kết quả nhận được; độ chính xác của giá trị trung bình phải bằng ½ độ lệch chuẩn và độ chính xác của độ lệch chuẩn phải bằng ½ độ lệch chuẩn của từng giá trị;

h) các dữ liệu điều chỉnh về độ ẩm 12 %, nếu cần.

6. Xác định độ ẩm

6.1. Phạm vi áp dụng

Điều này quy định phương pháp xác định độ ẩm của tre cho các phép thử cơ lý.

6.2. Nguyên tắc

Cân để xác định khối lượng hao hụt khi sấy đến khối lượng không đổi. Tính toán khối lượng hao hụt, theo phần trăm, của khối lượng mẫu thử sau khi sấy.

6.3. Thiết bị, dụng cụ

6.3.1. Cân, có khả năng cân chính xác đến 0,01 g.

6.3.2. Thiết bị có khả năng làm khô mẫu tre đến khô kiệt, ví dụ: lò sấy bằng điện.

6.3.4. Dụng cụ đảm bảo giữ ẩm trong mẫu thử, ví dụ bình thủy tinh cổ thắt có nắp đậy.

6.4. Chuẩn bị mẫu thử

Mẫu thử để xác định độ ẩm phải được chuẩn bị ngay sau từng phép thử cơ lý. Số lượng mẫu thử độ ẩm phải tương đương với số lượng mẫu thử cơ lý. Mẫu thử có dạng hình lăng trụ, chiều rộng xấp xỉ khoảng 25 mm, chiều cao là 25 mm và chiều dày là chiều dày vách lóng tre. Mẫu được lấy sát vị trí bị phá hủy và được bảo quản trong điều kiện mà độ ẩm được bảo đảm không bị thay đổi.

6.5. Cách tiến hành

Cân mẫu thử chính xác đến 0,01 g và sau đó sấy mẫu trong lò sấy ở nhiệt độ 103 °C ± 2 °C.

Sau 24 h, ghi lại khối lượng mẫu tại các khoảng thời gian đều đặn không ít hơn 2 h. Phải rất chú ý để tránh làm thay đổi độ ẩm trong những lần lấy mẫu ra khỏi lò sấy khi xác định khối lượng.

Quá trình sấy mẫu được coi là hoàn thành khi chênh lệch giữa hai lần cân liên tiếp không lớn hơn 0,01 g.

6.6. Tính toán và biểu thị kết quả

Độ ẩm MC của từng mẫu thử được tính là phần trăm khối lượng hao hụt khi sấy so với khối lượng khô kiệt, theo công thức sau:

trong đó:

m là khối lượng của mẫu thử trước khi sấy, tính bằng gam, chính xác đến 0,01 g;

m₀ là khối lượng của mẫu thử sau khi sấy, tính bằng gam, chính xác đến 0,01 g.

Độ ẩm MC được tính chính xác đến 0,1 %. Độ ẩm tính toán này đại diện cho toàn bộ các mẫu thử. Giá trị trung bình số học của các kết quả nhận được từ các mẫu thử đơn lẻ được báo cáo là giá trị trung bình độ ẩm của các mẫu thử.

6.7. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm bao gồm các nội dung nêu trong 5.7.

7. Xác định khối lượng thể tích

7.1. Phạm vi áp dụng

Điều này quy định phương pháp xác định khối lượng thể tích (khối lượng riêng) của tre áp dụng cho các phép thử cơ lý. Để so sánh chính xác giữa các giá trị đã báo cáo, khối lượng thể tích cơ bản ρ là một đại lượng rất quan trọng để xác định việc sử dụng khối lượng khô kiệt và thể tích của mẫu tre tươi mà không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết. Nếu khối lượng thể tích được báo cáo tại độ ẩm của mẫu thử thì khối lượng phải là khối lượng khô kiệt và chỉ lấy thể tích tại độ ẩm của mẫu thử. Ký hiệu là r_o.

7.2. Nguyên tắc

Xác định khối lượng mẫu thử bằng cách cân và xác định thể tích bằng cách đo kích thước hoặc bằng cách khác. Tính khối lượng trên một đơn vị thể tích của tre.

7.3. Thiết bị, dụng cụ

7.3.1. Dụng cụ đo, có khả năng xác định kích thước mẫu thử chính xác đến 0,1 mm.

7.3.2. Cân, có khả năng cân chính xác đến 0,01 g.

7.3.3. Thiết bị, dụng cụ, để xác định độ ẩm theo 6.3.

7.4. Chuẩn bị mẫu thử

Mẫu thử được chuẩn bị theo quy định trong 6.4. Để xác định khối lượng thể tích còn cho phép chuẩn bị mẫu thử từ toàn bộ diện tích mặt cắt ngang của thân tre, miễn sao có thể đo được thể tích một cách dễ dàng.

7.5. Cách tiến hành

Xác định kích thước mẫu thử, chính xác đến 0,1 mm và tính toán thể tích hoặc xác định thể tích bằng phương pháp thích hợp (ví dụ phương pháp ngâm ngập mẫu), chính xác đến 10 mm³. Thực hiện các thao tác trên với mẫu tre tươi hoặc tại độ ẩm theo quy định trong quá trình thử cơ lý. Trong trường hợp thứ hai, xác định độ ẩm theo Điều 6.

Sấy mẫu đến khối lượng không đổi (xem 6.5), đồng thời phải thực hiện một cách từ từ để giảm thiểu sự biến dạng hoặc nứt tách.

Cân mẫu ngay sau khi sấy.

Xác định khối lượng của mẫu thử chính xác đến 0,01 g.

7.6. Tính toán và biểu thị kết quả

Khối lượng thể tích, r, của từng mẫu thử, tính bằng kg/m³, được xác định theo công thức sau:

r = (m/V) x10⁶

trong đó

m là khối lượng khô kiệt của mẫu thử, tính bằng g;

V là thể tích của mẫu tre tươi, tính bằng mm³.

Kết quả được biểu thị chính xác đến 1 kg/m³.

Khối lượng thể tích r_o của từng mẫu thử trong cùng điều kiện thử nghiệm được tính toán bằng cùng công thức với khối lượng khô kiệt m và thể tích V trong điều kiện thử nghiệm.

Tính giá trị trung bình số học, chính xác đến 10 kg/m³ của các kết quả nhận được đối với từng mẫu thử riêng lẻ và kết quả được báo cáo là giá trị trung bình khối lượng thể tích của các mẫu thử.

7.7. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm gồm các nội dung quy định trong 5.7.

8. Xác định độ co rút

8.3. Phạm vi áp dụng

Điều này quy định phương pháp xác định độ co rút của toàn bộ thân tre.

8.2. Nguyên tắc

Xác định độ co rút của đoạn lóng tre của thân tre, bằng cách đo đường kính ngoài, chiều dày vách lóng tre và chiều dài lóng tre, trước và sau khi sấy.

8.3. Thiết bị, dụng cụ

8.3.1. Thước đo có độ chính xác cao, theo 4.2.1.

8.3.2. Thiết bị có khả năng làm khô mẫu tre đến khô kiệt, ví dụ: tủ sấy bằng điện.

8.4. Chuẩn bị mẫu thử

Mẫu thử được cắt ra từ các thân tre nguyên, hoặc các lóng tre, có chiều dài bằng 100 mm. Trong trường hợp thử nghiệm độ bền nén, trượt và kéo, mẫu thử tốt nhất là được lấy gần với mẫu thử của các phép thử trên. Trong trường hợp thử uốn, mẫu thử được lấy càng sát với điểm phá hủy càng tốt. Trong bất kỳ trường hợp nào, mẫu thử phải đảm bảo không bị nứt ngầm. Nếu phép thử xác định độ co rút một cách độc lập với các phép thử khác thì mẫu thử được lấy từ phần thấp nhất của thân tre.

8.5. Cách tiến hành

8.5.1. Độ co rút được quan sát theo đường kính ngoài D, chiều dày vách t và chiều dài L của mẫu thử.

8.5.2. Cần phải đánh dấu thích hợp lên từng mẫu thử để thuận tiện cho mỗi lần quan sát đều thực hiện tại đúng vị trí đó của mẫu. Trên mỗi mẫu, tiến hành đo 4 đường kính, 4 chiều dày vách (mỗi đầu hai phép đo) và 2 chiều dài. Mẫu thử được sấy từ từ trong điều kiện độ ẩm giảm dần và nhiệt độ tăng dần. Thường xuyên ghi lại khối lượng và kích thước đo được, cho đến khi các kích thước không còn thay đổi hoặc sau khi hoàn thành chu kỳ tác động về nhiệt độ và độ ẩm trên.

8.5.3. Cuối cùng mẫu được đưa vào lò sấy và sấy ở nhiệt độ khoảng 130 °C ± 2 °C, sao cho mẫu khô kiệt (xem 6.5), và đo các kích thước lần cuối.

8.6. Tính toán và biểu thị kết quả

Độ co rút tính từ thời điểm bắt đầu đến khô kiệt, tính bằng phần trăm, chính xác đến một chữ số sau dấu phẩy, theo công thức sau:

trong đó

I là số đo ban đầu;

F là số đo cuối cùng;

Mỗi số đo là giá trị trung bình của đường kính, chiều dày vách lóng tre hoặc chiều dài, với độ chính xác theo 4.2.1.

8.7. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm gồm các nội dung quy định trong 5.7; Báo cáo phải có kích thước ban đầu và kích thước cuối cùng và độ ẩm, mô tả khuyết tật hình thành trong mẫu trong quá trình co rút và kết quả tính toán.

9. Xác định độ bền nén

9.1. Phạm vi áp dụng

Điều này quy định phương pháp xác định độ bền nén song song (dọc) với trục của mẫu thử lấy từ thân tre.

9.2. Nguyên tắc

Xác định:

– ứng suất nén cực đại của mẫu thử từ thân tre, và

– môđun đàn hồi danh nghĩa.

9.3. Thiết bị, dụng cụ

Phép thử được thực hiện với các thiết bị thử thích hợp. Trong mọi trường hợp, tấm nén của thiết bị thử phải được gắn với tấm ép hình chỏm cầu để tải trọng truyền đồng đều lên các đầu của mẫu thử như mô tả trên Hình 1. Giữa hai tấm ép bằng thép của thiết bị và giữa hai đầu mẫu thử phải có lớp đệm trung gian nhằm giảm thiểu lực ma sát.

VÍ DỤ Hình 2 chỉ ra một tổ hợp của các miếng đệm bằng tấm thép mỏng, teflon và sáp.

9.4. Chuẩn bị mẫu thử

9.4.1. Các mẫu thử được chuẩn bị từ các phần gốc, phần giữa, phần ngọn của từng thân tre. Các mẫu này được đánh dấu theo thứ tự các chữ cái B, M và T tương ứng với các phần đã cắt trên.

9.4.2. Thử nghiệm nén song song với trục được thực hiện trên mẫu thử không có đốt và chiều dài của mẫu thử phải tương đương với đường kính ngoài. Tuy nhiên, nếu đường kính ngoài nhỏ hơn hoặc bằng 20 mm thì chiều dài mẫu thử phải gấp hai lần đường kính ngoài. Điều này rất quan trọng đối với các phép thử phục vụ mục đích thương mại; trong trường hợp thử nghiệm để nghiên cứu khoa học phải lấy thêm một mẫu nữa để xác định khi cần thiết.

9.4.3. Hai mặt phẳng đầu mẫu phải đảm bảo vuông góc với chiều dài mẫu thử; các mặt đầu phải phẳng với độ lệch tối đa là 0,2 mm.

9.4.4. Để xác định môđun đàn hồi E phải sử dụng các đầu đo biến dạng, mỗi mẫu phải có ít nhất hai đầu đo đặt ở hai phía đối diện.

9.5. Cách tiến hành

9.5.1. Mẫu thử được đặt sao cho tâm điểm của đầu dịch chuyển nằm thẳng ngay phía trên tâm điểm của mặt cắt ngang của mẫu thử và tác dụng một tải trọng ép ban đầu với trị số không lớn hơn 1 kN để giữ mẫu thử.

Kích thước tính bằng milimét

CHÚ DẪN

1. Khớp cầu;

2. Tay nắm;

3. Thớt nén trên;

4. Mẫu thử nghiệm;

5. Thớt nén dưới;

6. Thân máy.

Hình 1 – Mô tả thiết bị nén

Hình 2 – Mô tả lớp đệm ở giữa

9.5.2. Tải trọng được truyền liên tục trong quá trình thử để tốc độ của đầu dịch chuyển của thiết bị thử nghiệm ổn định ở mức 0,01 mm/s.

9.5.3. Nếu có thể, cần ghi nhận các giá trị trên đầu đo biến dạng với số lượng đủ để vẽ chính xác được đồ thị quan hệ tải trọng biến dạng để từ đó xác định môđun đàn hồi E.

9.5.4. Ghi số đọc cuối cùng của tải trọng cực đại khi mẫu bị phá hủy.

9.6. Tính toán và biểu thị kết quả

9.6.1. Ứng suất nén cực đại được xác định theo công thức sau:

trong đó

s_ult là ứng suất nén cực đại, tính bằng MPa (hoặc N/mm²), làm tròn số đến 0,5 MPa;

F_ult, là tải trọng cực đại tại thời điểm mẫu bị phá hủy, tính bằng N;

A là diện tích mặt cắt ngang (2.3), tính bằng mm².

9.6.2. Mô đun đàn hồi E được tính toán từ giá trị trung bình các số đọc trên các đầu đo biến dạng khi ứng suất và biến dạng có liên quan tuyến tính nằm trong giới hạn từ 20 % đến 80 % của F_ult.

9.6.3. Ứng suất cực đại trung bình của các mẫu thử là giá trị trung bình số học của các kết quả thử trên từng mẫu riêng lẻ, được tính chính xác đến 0,5 MPa.

9.7. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm gồm các nội dung quy định trong 5.7; độ ẩm và khối lượng thể tích được xác định tương ứng theo Điều 6 và 7.

10. Xác định độ bền uốn

10.1. Phạm vi áp dụng

Điều này quy định phương pháp thử uốn trên thân tre.

10.2. Nguyên tắc

Xác định:

– khả năng chịu uốn của thân tre bằng cách sử dụng phép thử uốn bốn điểm như mô tả trong 10.5.

– đường cong quan hệ giữa tải trọng và độ võng theo phương thẳng đứng, và

– môđun đàn hồi danh nghĩa của thân tre.

10.3. Thiết bị, dụng cụ

10.3.1. Thiết bị thử, có khả năng đo được tải trọng chính xác đến 1 % và độ võng chính xác đến 1 mm.

Thiết bị có khả năng uốn thân tre, bằng cách truyền tải lên điểm giữa của các cơ cấu gối đỡ. Phép thử là thử nghiệm uốn bốn điểm. Tải trọng được phân bổ thành hai nửa qua một dầm phân tải thích hợp. Để tránh làm dập thân tre, các mức tải trọng và phản lực tại các gối tựa phải được truyền tới các đốt tre thông qua một cơ cấu thích hợp. Tại các gối tựa, thân tre thử có thể xoay tròn tự do. Xem Hình 3.

10.4. Chuẩn bị thân tre thử

Các thân tre thử phải không có các khuyết tật nhìn thấy. Để nhận được sự phá hủy khi uốn, thân tre phải có nhịp tự do tối thiểu là 30 x D, trong đó D là đường kính ngoài với độ chính xác theo 4.2.1.

Toàn bộ chiều dài của thân tre thử phải bằng ít nhất chiều dài tự do nêu trên cộng thêm một nửa chiều dài giữa hai đốt tre tại mỗi đầu.

CHÚ DẪN

1. dầm phân tải

2. tải trọng

3. khớp truyền tải bằng gỗ

4. vị trí đo độ võng

^a Thay đổi theo khoảng cách giữa hai đốt tre.

Hình 3 – Sơ đồ thử nghiệm uốn

10.5. Cách tiến hành

10.5.1. Xác định giá trị trung bình của đường kính ngoài D và chiều dày vách lóng tre t với độ chính xác theo 4.2.1. Tính mômen quán tính của diện tích như sau:

CHÚ THÍCH Giá trị I_B được sử dụng để dự đoán sự làm việc của mẫu thử trong quá trình thử nghiệm.

10.5.2. Đặt các thân tre thử nghiệm vào vị trí của nó trên thiết bị thử uốn, sao cho ở tư thế chắc chắn trên các khớp tại gối đỡ. Tiếp đó, đặt hai khớp và dầm (phân tải) lên phía trên của thân tre sao cho cả cụm ở tư thế chắc chắn và bốn khớp, tải trọng và các gối đỡ phải thẳng hàng nằm trong một mặt thẳng đứng.

10.5.3. Tải trọng truyền lên thân tre phải đồng đều và với tốc độ không đổi. Tốc độ của thiết bị thử phải là 0,5 mm/s (tốt nhất là duy trì tốc độ dịch chuyển của đầu gia tải không đổi, nếu không thì duy trì (tốc độ gia tải không đổi). Xác định tải trọng cực đại với độ chính xác quy định trong10.3.1. Quan sát vết nứt và mô tả dạng phá hủy. Vẽ đồ thị quan hệ tải trọng-biến dạng.

10.5.4. Sau phép thử, xác định đường kính ngoài D và chiều dày vách lóng tre t một lần nữa, đo càng sát với điểm truyền tải càng tốt. Giá trị trung bình của đường kính và chiều dày vách lóng tre được sử dụng để tính toán mômen quán tính của tiết diện I_B theo công thức trong 10.5.1.

10.5.5. Xác định độ ẩm theo nội dung trong Điều 6 với mẫu thử được lấy sát với điểm phá hủy.

10.6. Tính toán và biểu thị kết quả

Độ bền cực đại khi uốn tĩnh s_ult, tính bằng MPa (hoặc N/mm²), với độ ẩm tại thời điểm thử nghiệm, được tính theo công thức sau:

trong đó

F là tải trọng cực đại, tính bằng N (tổng tải trọng tác dụng lên hai điểm);

L là nhịp tự do, tính bằng mm (hoặc nhịp thông thủy);

D là đường kính ngoài, tính bằng mm, như được nêu trong 10.5.4;

I_B là mômen quán tính của diện tích, tính bằng mm⁴, như nêu trong 10.5.4.

Kết quả được tính chính xác đến 1 MPa (hoặc N/mm²).

10.6.2. Môđun đàn hồi (môđun Young) là độ dốc của phần tuyến tính của biểu đồ quan hệ tải trọng-biến dạng.

Môđun đàn hồi E, tính bằng MPa, theo công thức sau:

E = 23 x F x L³/1296 x 5 x d x I_B

trong đó

F, L và I_B           như được nêu trong 10.6.1;

d                       là độ võng tại điểm giữa nhịp, tính bằng mm.

Vẽ đồ thị quan hệ tải trọng-biến dạng.

10.6.3. Nếu đã có đủ dữ liệu (về mối quan hệ giữa các chỉ tiêu cơ lý và độ ẩm), độ bền uốn tĩnh cực đại, phải được điều chỉnh về độ ẩm 12 %. chính xác đến 1 MPa.

10.6.4. Độ bền cực đại trung bình của mẫu thử và độ lệch chuẩn của nó phải được tính chính xác đến 1 MPa từ các kết quả của các thân tre riêng lẻ của mẫu.

10.7. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm gồm các nội dung quy định trong 5.7.

Đồng thời cần có thêm nội dung sau:

– các kết quả thử được tính toán theo 10.6,

– các kích thước của thân tre và nhịp tự do,

– đồ thị quan hệ tải trọng biến dạng, và

– các giá trị s_ult và E đối với từng thân tre.

Độ ẩm MC và khối lượng thể tích được xác định theo Điều 6 và 7.

11. Xác định độ bền trượt

11.1. Phạm vi áp dụng

Điều này quy định phương pháp thử trượt song song (dọc) thớ đối với các mẫu từ thân tre.

11.2. Nguyên tắc

Xác định độ bền trượt cực đại trên các mẫu từ thân tre.

11.3. Thiết bị, dụng cụ

Phép thử được thực hiện trên thiết bị nén như trong Điều 9 nhưng không cần có lớp đệm trung gian như mô tả trong 9.3. Thay vào đó, đầu phía dưới của mẫu thử được đặt trên hai miếng đệm có góc ¼ đặt đối đỉnh nhau và tải trọng được truyền đến mẫu qua hai miếng đệm có góc ¼ đặt đối đỉnh nhau mà không có gá đỡ; xem Hình 4. Với cách bố trí đỡ mẫu và truyền tải như vậy, kết quả là mẫu thử có bốn diện tích trượt.

11.4. Chuẩn bị mẫu thử

11.4.1. Các mẫu thử phải được lấy từ phần gốc, phần giữa và phần ngọn của từng thân tre. Các mẫu này được đánh dấu theo thứ tự các chữ cái B, M và T tương ứng với các phần đã cắt trên.

11.4.2. Phép thử trượt song song thớ được tiến hành trên mẫu với 50 % là có đốt và 50 % không có đốt tre và chiều dài mẫu bằng đường kính mẫu. Các giá trị trên áp dụng trong trường hợp thử nghiệm phục vụ mục đích thương mại; để phục vụ mục đích nghiên cứu cần lấy thêm một mẫu nữa để thử nghiệm khi cần thiết.

11.4.3. Bề mặt của hai đầu mẫu thử phải vuông góc với chiều dài mẫu thử và đảm bảo phẳng nhẵn.

11.4.4. Chiều dày vách lóng tre t và chiều dài L được đo tại bốn diện tích trượt.

11.5. Cách tiến hành

11.5.1. Mẫu thử được đặt sao cho tâm điểm của đầu dịch chuyển nằm thẳng ngay phía trên tâm điểm của mặt cắt ngang của mẫu thử. Như vậy mẫu thử nằm chính giữa của các phần trên gối đỡ và gối truyền tải. Tác dụng một tải trọng ép ban đầu với trị số không lớn hơn 1 kN để giữ mẫu thử.

Kích thước tính bằng milimét

Hình 4 – Thử nghiệm trượt

11.5.2. Tải trọng truyền lên mẫu thử phải liên tục trong quá trình thử đảm bảo đầu dịch chuyển của thiết bị thử nghiệm dịch chuyển với tốc độ không đổi là 0,01 mm/s.

11.5.3. Ghi lại giá trị tải trọng cực đại mà tại đó mẫu bị phá hủy và số diện tích bị phá hủy.

11.6. Tính toán và biểu thị kết quả

Độ bền trượt cực đại, t_ult, tính bằng MPa, lấy chính xác đến 0,1 MPa, được xác định theo công thức sau:

trong đó

F là tải trọng cực đại tại điểm mẫu bị phá hủy, tính bằng N,

là tổng của bốn giá trị tích số giữa chiều dày vách lóng tre t và chiều dài L đo được.

11.7. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm gồm các nội dung quy định trong 5.7. Độ ẩm và khối lượng thể tích được xác định theo Điều 6 và 7.

12. Xác định độ bền kéo

12.1. Phạm vi áp dụng

Điều này quy định phương pháp thử kéo song song thớ trên một đoạn tre lấy từ thân tre.

12.2. Nguyên tắc

Xác định độ bền kéo cực đại song song thớ bằng cách truyền tải tăng dần lên mẫu thử.

12.3. Thiết bị, dụng cụ

12.3.1. Các má kẹp của thiết bị thử kéo phải đảm bảo tải trọng được truyền dọc theo trục dọc của mẫu thử và phải ngăn ngừa được sự xoắn dọc theo trục mẫu thử. Các má kẹp phải ép lên mẫu thử vuông góc với các sợi và theo hướng xuyên tâm.

12.3.2. Tải trọng phải được truyền liên tục trong suốt quá trình thử với tốc độ dịch chuyển đầu gia tải là 0,01 mm/s. Tải trọng được đo chính xác đến 1 %.

12.3.3. Kích thước mặt cắt ngang phần làm việc của mẫu thử được đo chính xác đến 0,1 mm.

12.4. Chuẩn bị mẫu thử

12.4.1.Các mẫu thử phải được lấy từ phần gốc, phần giữa và phần ngọn của từng thân tre. Các mẫu này được đánh dấu lần lượt bằng chữ B, M và T.

12.4.2. Phép thử kéo song song với sợi phải được thực hiện trên các mẫu thử có một đốt nằm trên phần làm việc. Điều này thích hợp đối với thử nghiệm nhằm mục đích thương mại; trong trường hợp nghiên cứu khoa học phải lấy thêm một mẫu nữa để xác định trong trường hợp cần thiết.

12.4.3. Hướng chính của sợi phải song song với trục dọc của phần làm việc của mẫu thử. Phần làm việc phải có mặt cắt ngang hình chữ nhật với các kích thước bằng hoặc hoặc nhỏ hơn chiều dày vách lóng tre theo hướng xuyên tâm và bằng 10 mm đến 20 mm theo hướng tiếp tuyến. Chiều dài phần làm việc phải bằng 50 mm đến 100 mm.

12.4.4. Hai đầu của mẫu thử phải có hình dạng thích hợp để đảm bảo sự phá hủy xảy ra trên phần làm việc và hạn chế tối thiểu sự tập trung ứng suất trong vùng truyền lực. Cho phép sử dụng mẫu thử với hai đầu dán keo.

12.4.5. Để xác định môđun đàn hồi E, phải gắn hai đầu đo biến dạng đối với mỗi mẫu thử, mỗi đầu đo đặt ở một cạnh đối xứng của mẫu.

12.5. Cách tiến hành

12.5.1. Đo các kích thước mặt cắt ngang của phần làm việc của mẫu thử, chính xác đến 0,1 mm, tại ba vị trí trên phần làm việc và tính toán giá trị trung bình.

12.5.2. Kẹp hai đầu mẫu thử vào các má kẹp của thiết bị thử, tại một khoảng cách an toàn cho phần làm việc. Truyền tải trọng lên mẫu với tốc độ không đổi. Đọc tải trọng cực đại. Loại bỏ các kết quả nhận được trên các mẫu thử mà có điểm phá hủy nằm ngoài phần làm việc. Sau phép thử, xác định độ ẩm.

12.5.3. Nếu cần, đọc các số đọc trên đầu đo biến dạng với số lượng đủ để thiết lập một cách chính xác đồ thị quan hệ tải trọng-biến dạng, từ đó có thể tính được E.

12.6. Tính toán và biểu thị kết quả

12.6.1. Độ bền kéo cực đại, s_ult, tính bằng MPa (hoặc N/mm²), làm tròn số đến 1 MPa, được xác định theo công thức sau:

trong đó

F_ult là tải trọng cực đại tại thời điểm mẫu bị phá hủy, tính bằng N;

A là diện tích mặt cắt ngang trung bình của phần đo, tính bằng mm².

12.6.2. Mô đun đàn hồi E được tính toán từ giá trị trung bình các số đọc trên đầu đo biến dạng khi quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là tuyến tính trong phạm vi từ 20 % đến 80 % của F_ult.

12.7. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm gồm các nội dung quy định trong 5.7. Độ ẩm MC và khối lượng thể tích được xác định từ phần làm việc và theo Điều 6 và 7.

 

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 8048-1 (ISO 3130), Gỗ – Phương pháp thử- Phần 1: Xác định độ ẩm cho các phép thử cơ lý

[2] TCVN 8048-2 (ISO 3131), Gỗ – Phương pháp thử – Phần 2: Xác định khối lượng thể tích cho các phép thử cơ lý

[3] TCVN 8048-3 (ISO 3133), Gỗ – Phương pháp thử- Phần 3: Xác định độ bền uốn tĩnh

[4] TCVN 8048-4 (ISO 3349), Gỗ – Phương pháp thử – Phần 4: Xác định môđun đàn hồi uốn tĩnh

[5] TCVN 8048-6 (ISO 3345), Gỗ – Phương pháp thử – Phần 6: Xác định ứng suất kéo song song thớ

[6] ARCE, O. (1993), Fundamentals of the design of bamboo structures. Thesis Eindhoven University, 260pp. ISBN: 90-6814-524-X. Also avaiable from the website www.tue.nl[1]

[7] JANSSEN (1981), Bamboo in building structures. Theris Eindhoven University, p.131

[8] INDIAN STANDARD I.S. 6874, 1973, Method of test for round bamboos2)[2].

 

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

1. Phạm vi áp dụng

2. Thuật ngữ và định nghĩa

3. Ký hiệu và thuật ngữ viết tắt

4. Bố cục và cách sử dụng TCVN 8168 (ISO 22157)

5. Lấy mẫu và bảo quản mẫu thử

6. Xác định độ ẩm

7. Xác định khối lượng thể tích

8. Xác định độ co rút

9. Xác định độ bền nén

10. Xác định độ bền uốn

11. Xác định độ bền trượt

12. Xác định độ bền kéo

Thư mục tham khảo

 

---