微损测试饱水木质文物抗弯强度的新方法

力学性能是考古出土饱水木质文物进行保存状况评估的基础信息，亦是保护工作中加固增强的核心任务，但囿于取样量和尺寸，饱水木质文物力学性能表征较为困难，亟需开发适用于饱水木质文物的微损、精确测试力学强度的新技术。本研究提出使用静态热机械分析仪(TMA)作为饱水木质文物抗弯强度测试的新方法，以“南海Ⅰ号”沉船出水的马尾松船板为对象开展适用性研究。对32个尺寸为8 mm×2 mm×0.3 mm的饱水木材试样进行测试，获得置信水平0.95以上的抗弯强度有效数据31个。结果表明，“南海Ⅰ号”沉船出水的木质文物断裂应变集中在0.5%～1.75%,平均抗弯强度仅为5.64 MPa,与健康马尾松30 MPa的抗弯强度相比大幅降低。另外，发现晚材占比高的试样强度普遍高于早材试样。本研究说明，TMA能够有效测出强度极低的脆弱饱水木质文物的力学数据，所需试样尺寸在毫米级别，测试精度高，数据重复性好，是一种微损精确的测试方法，有力填补了现有木质文物力学测试方法在微小尺寸上的空白，对脆弱饱水木质文物具有较好的适用性和较大的应用前景。