塑料木材及型材机械紧固件拔出与侧向阻力标准试验方法（D6117-24）

📋 概述与适用范围

ASTM D6117‑24 标准由国际标准化组织 ASTM 下属 D20.20 塑料木材分委员会制定，最初于 1997 年批准发布，2024 年 12 月完成最新修订。该标准专门针对塑料木材和塑料型材中机械紧固件的使用性能，提出了两种标准化的试验程序：方法 A——钉子、U 形钉或螺钉拔出试验；方法 B——钉子、U 形钉、螺钉或螺栓侧向阻力试验。

塑料木材及型材通常以回收塑料为基材，经挤塑或模塑制成，其横截面具有非均匀特征（如表皮‑芯层结构），力学行为与天然木材截然不同。为此，本标准规定测试必须在“制造状态”下进行，即不对试样进行修整、钻孔或表面处理，以反映实际工程中的使用条件。除回收塑料制品外，采用原生树脂制造的非均匀截面产品同样可参照执行。标准还明确引用了 ASTM D1761（木基材料紧固件试验方法）、D6111（密度测定）、D6341（热膨胀系数测定）以及 ANSI B18.6.1（木螺钉规格）等相关文件，以确保测试体系完整、数据可比。

⚙️ 试验原理与方法

方法 A——拔出试验：将紧固件按规定深度埋入塑料木材试样，之后沿其轴线方向以恒定速率施加拉力，直至紧固件被完全拔出或达到预定位移，记录最大拔出力及对应的位移曲线。该试验模拟了结构连接中紧固件从基材中脱出的极限状态。由于塑料具有显著的粘弹性，加载速率直接决定破坏类型和峰值力大小，因此标准对速率范围做出了明确规定（具体数值须查阅标准正文）。

方法 B——侧向阻力试验：通过专用的加载配件对紧固件头部施加垂直于其轴线的载荷，模拟梁柱节点中连接件受剪的工况。载荷连续施加，直到紧固件周围基材发生失效或位移超过限值，记录侧向荷载‑位移曲线。两种方法均要求使用符合 ASTM E4 规范进行力值校准的万能试验机，力值示值误差须控制在允许范围内。试样直接采用“制造状态”塑料木材截段，紧固件规格优先选用 ANSI B18.6.1 规定的木螺钉，也可根据实际应用选择钉子、U 形钉或螺栓。

试验前应测量试样宽度、厚度及紧固件实际嵌入深度，并使用 D6111 方法测定密度，以关联材料几何特性与力学响应。数据采集应包含荷载和作用位移，并据此计算屈服荷载、最大荷载及相应位移。标准还提供了结果处理规则，如异常值判定、均值与变异系数报告等，以保证不同实验室、不同批次材料之间数据的可比性。

📊 技术参数与指标

下表汇总了标准中直接引用的相关规范及其在本标准中的具体作用，以及测试方法的章节分配和单位规定。所有数据均来自 ASTM D6117‑24 原文。

标准明确以“英寸‑磅”单位制作为标准量值，括号中给出的 SI 单位仅作为信息参考，不具同等效力。试验结果报告中必须注明所使用的单位系统。

🔬 工程应用与注意事项

塑料木材广泛用于户外平台、栏杆、步道、景观椅等非承重或半承重结构，其连接可靠性直接依赖紧固件与基材的锚固性能。通过 D6117 标准测试获得的拔出强度和侧向承载力数据，可指导设计人员确定螺钉间距、边距以及承载极限。由于塑料木材的热膨胀系数通常远大于木材（参考 D6341 测定值），环境温度波动会在连接处产生附加应力，建议在长跨距结构中预留伸缩间隙或使用弹性垫圈。

实际工程中，塑料木材的密度、填充物含量及加工工艺都会影响紧固件测试结果。因此，质量控制环节应定期按 D6111 检测密度，并记录每批次材料的截面尺寸。在测试实施过程中，必须保持恒定的加载速率（塑料粘弹性敏感），避免外界振动或温度突变。此外，紧固件的防腐处理十分重要，不锈钢或经涂层处理的螺钉可延长使用寿命，尤其适用于潮湿或化学暴露环境。

值得强调的是，本标准测试对象为“制造状态”型材，不进行表面修整或预钻孔（除非具体应用需要），这使测试条件更贴近实际安装工况。对于再生塑料基材，其材料来源的复杂性可能导致性能批次波动，建议在项目前期进行充分的型式检验，并建立材料性能数据库，以便采用统计分析确定具有置信水平的设计值。

❓ 常见问题解答