ASTM-D2412-2002.doc

塑料管平行板外载特性测试方法1. 概述1.1本测试方法讲述了塑料管平行板外载特性测试方法。1.2这种测试方法可用于热塑性树脂管，增强热固性树脂管（RTRP），增强聚合物夹砂管（RPMP）的测定。1.3此测试方法确定的管特性有：管体刚度，刚度系数，载荷-变形曲线。1.4以英寸磅做单位的数值将被视为标准。括号中的值是仅供参考。注释1虽然这种测试方法可用于测量管道塑料波纹管或油管刚度，但是需采用特定的条件和程序。这些细节都包含在产品标准中，例如，规范F 405。1.5这个测试方法参考注释和文字脚注提供解释性材料。这些注释和脚注（不包括表和数字）不考虑作为测试方法的要求。1.6此标准并非旨在解决所有安全问题，如果有的话，与它一并使用。本标准的使用者有责任制定适当的安全和医疗措施，并确定适用性监管限制后才能使用。2. 参考文献2.1 ASTM标准D695 刚性塑料伸缩性能试验方法D1600 与塑料有关的术语的缩写术语D2122 测定热塑性管线及管件的尺寸的测试方法E177 ASTM测试方法中实践条款使用精密度和偏差E691 为确定某种试验的精密度开展的多个实验室间的展开实践研究F405 聚乙烯（PE）波纹管及管件的规范F412 与塑料管线体系相关的术语3.术语3.1 定义：除非另有说明，定义与F412的术语一致，缩写术语与D1600术语一致。3.2本规范中特定用语的定义3.2.1 y 负载加载方向上内径的变化值，用英寸（毫米）表示3.2.2 初始内径值（d）多个测试样内径的平均值，用英寸（毫米）表示3.2.3 负载(F)使管体产生一定变形的负载值，用N/M或英镑/英寸表示。3.2.4 平均半径（r）管壁中心半径等于外径与壁厚的差值的1/2，用英寸（毫米）表示3.2.5管体挠度（P）管径变化量与初始内径比值的百分数3.2.6 管体典型事件3.2.6.1 内衬开裂或龟裂在管内衬上出现可见裂纹或网状细裂纹3.2.6.2 断裂沿整个管壁或部分管壁方向的裂纹或开裂注释2上述典型缺陷在某种特定管子上可能存在也可能不存在。3.2.6.3 管壁开裂在管壁上出现可见裂纹3.2.6.4 管体分层肉眼可见的管体组合体的分离3.2.7 管体刚度（PS）线载荷除以相应管径变化量3.2.8 刚度系数（SF）管体刚度与0.149r3的乘积。3.2.9 讨论管体刚度和刚度系数的关系如下：、PS =F/y (1)SF=EI = 0.149 Fr3/y = 0.149 r3（PS） (2)注释3查看附件X2获取更多PS,E, y的信息4.测试方法摘要4.1 将一截短管置于硬性平行板上控制加载速率均匀加载，便可获得负载-变形曲线。当管体出现裂纹，开裂，分层或者断裂时，记录下负载，形变值。5.重要性和使用规范5.1 塑料管外加载性能的测试方法的用途如下：5.1.1 测试管体刚度。管体尺寸与原材料物理性能的结合5.1.2 测试负载-变形曲线和用于工程设计（见附件X1）的管体刚度5.1.3 比较不同塑料管的性能5.1.4 研究塑料管和水管形变性能与尺寸的相关性5.1.5 测试过程中有典型事件发生时，测试其形变和负载电阻6.仪器6.1 测试仪器应使用合适的带十字机头的有恒定速率的压缩试验机测试一满足D695 测试要求。十字机头前进速率应为0.500.02in.(12.50.5mm)/min。注释4极限速率有微小波动的液压测试仪器通常用于管径大于等于24英寸（610mm）的RTRP和RPMP管体的测试。6.2加载板负载通过两块平行的钢板作用到试样上，钢板必须是干净的，光滑的，平整的。钢板应该足够厚以防测试过程中发生变形或弯曲，钢板的厚度不应少于0.25in.(6.0mm)。钢板的长度应大于等于测试样的长度，钢板的宽度应至少比管体发生最大弯曲时钢板与管体接触面宽度值大6in.(150mm)。注释5对于某些测试仪器，钢板厚度需更大以防止钢板弯曲6.3弯曲（变形）测试仪内径的变化或沿加载方向的水平变形应采用符合D695测试要求的仪器检测，除此之外仪器的精度应能达到0.010in.(0.25mm)。仪器不予支持测试样或平板，或在测试时影响负载变形。加载过程中连续或周期性记录平板的移动以测量直径的变化。7测试试样7.1对于热塑性管线而言，测试样长度应为61/8in.(1503mm)。7.2 对于树脂增强热固性管线而言，试样的最小长度应是管的公称直径的3倍，或12.0in.(300mm)，取其中较小值。对公称直径大于60in.(1524mm )的试样，其取小长度为公称直径的20%。应修约为整数,1in(25.4mm)。7.3 应垂直切割试样端部，其切割面应无毛剌和锯齿边缘。7.4 每组试样至少为三根。7.5 某些PTRP管线表面不规则，因为生产过程主要是以控制内径为主。为防止沿试样长度方向载荷分布不均匀，在不损伤增强材料条件下，若试样与加载板接触部位不平整应予打磨或喷砂。喷砂只在于平板接触线的方向执行。8实验条件8.1 试样至少在温度为232环境中存放4h，并在相同环境下进行试验。8.2 仲裁试验时，试样至少在温度为232和相对湿度为505%的环境中存放40h，并在同样环境下进行试验。9实验步骤9.1 每个试样按下述步骤测量9.1.1 测量试样尺寸，测量长度精度为1mm或更高。至少沿圆周四等分间隔测量试样长度，取平均值9.1.2 任取一端面至少八等分间隔测量壁厚，取平均值。9.1.3确定沿试样长度方向是否有最小壁厚线存在，如果存在，在9.2.1使用它。注释7RTRP和RPMP管线需测试管体两端的数据。9.1.4 用环包装胶带测量平均外径，精确到0.2mm。或者用千分尺或卡尺测量最大外径和最小外径，取两者的平均值作为平均外径。9.1.5 对于外径控制管，内径值由平均外径（9.1.4）减去2倍壁厚（9.1.2）得到。对于内径控制管，通过测量最大，最小内径得到平均内径值作为计算试样弯曲百分比的基础。9.2 测试样沿纵向平行于钢板放置在测试仪器的中心上。9.2.1 假如试样存在最小壁厚线，让最小壁厚线在最上面放置试样，旋转试样35度和70度。假如没有最小壁厚线，确定任一条线为基准。9.3 安装变形测量仪表于合适位置。施加初载使上加载板与试样接触。检查调整变形测量系统，使整个系统处于正常工作状态，此时作为测量变形的起点。9.4 以0.50.02in.(12.50.5mm)/min的速率给试样加载。注释8用低模量的材料制备的大管径的管子，在一定加载速率下的蠕变可能会影响到测试结果。9.5 测定载荷-变形曲线时可采用连续测量或间隔测量。间隔测量的变形增量应不大于试样平均内径的5%。参考附件A1。9.6 当下面的典型事件首次发生时，注意观察并记录载荷和变形。9.6.1 内衬开裂或龟裂9.6.2 管壁开裂9.6.3 管体分层9.6.4 断裂9.7 记录每个显著事件的位置和类型及相应的负载和变形。当发生如下时间时，终止试验。9.7.1 变形增加而载荷不增加。9.7.2 试样变形已达到平均内径的30%或所规定的最大变形。10计算10.1 管体刚度按（3）计算：PS= F/y lbf/in./in.（kPa） （3）注释9参考附件X3获取更多有关单位的信息10.2 刚度系数按（4）计算：SF = 0.149 r3*PS in. 3 lbf/in. 2 （Pa m3 ） （4）10.3 管体弯曲百分数按（5）计算：P =y/d *100 （5）11试验报告11.1 报告包含如下信息：11.1.1 完成原材料的检测，包括材料类型、来源、制造商编码、使用记录（如果有）和产品编码。11.1.2 测试样的尺寸，包括平均内径、平均壁厚、平均外径、内衬层厚、增强体厚（如果有），平均长度。11.1.3 测试样的外径是否喷砂过。11.1.4 测试温度、时间及环境条件。11.1.5 如下事件发生时的负载和变形：11.1.5.1 内衬开裂或龟裂11.1.5.2 管壁开裂11.1.5.3 管体分层11.1.5.4 断裂11.1.6 终止试验的原因11.1.7 如有要求，当发生如下事件时，每个试样笛卡尔坐标曲线上负载（英镑/英寸或N/M）与变形（in.或mm）的值应在曲线上标记：11.1.7.1 内衬开裂或龟裂11.1.7.2 管壁开裂11.1.7.3 管体分层11.1.8 每个试样发生5%-10%的变形时的管体刚度。当管体在小于5%的变形范围内发生开裂，分层，记录开裂分层的位置和计算管体刚度，并在报告中说明。11.1.9 当有要求，测量每个试样发生5%-10%的变形时的管体刚度系数。当管体在小于5%的变形范围内发生开裂，分层，记录开裂分层的位置和计算管体刚度系数，并在报告中说明。11.1.10 试验的时间12准确性和偏差12.1 准确性按照E691测试方法，要求有7个实验室参与管体刚度的测定试验，每个实验室获取三个测试样在三种不同程度弯曲变形下的9组数据。管道样品: C=4in. PE波纹管，A=6in. SDR 26 ABS dwv 管，B=12in.SDR 35 PVC 下水管。准确性信息见表1。12.2 偏差通过此试验方法获得的数据被认为是可靠的，因为此种分析技术是可接受的。但是因为没有对比方法可用，故报告中无偏差出现。附件（强制性信息）A1 负载-变形曲线A1.1负载-变形曲线为平滑的曲线。某些情况下，例如，曲线自动生成，0点位置有误：例如，图A1.1，最初的直线部分应采用曲线外推，外推点被用来作为（0,0）点。图A1.1 估计零点的方法附件（强制性信息）X1 工程设计管体刚度应用方法X1.1此测试方法确定的PS可以用来计算地球负载下的近似计算挠度。因此，以下修改斯潘格勒方程式可以用来计算地球负载下的近似计算挠度：x =De KWc/（0.149 PS +0.061 E）x=管体水平挠度in.或mm（可以被视为垂直挠度）K=常数，并不依赖于来自海沟底部的支撑管Wc=单位长度上的垂直载荷，lbf/in(N/m)PS=管体刚度 lbf/in./in.(kpa)De=挠度滞后系数E=土壤反应模量，psi(kpa)X1.2 管体周围土壤硬固早期，管体刚度还跟管体安装特性有关。当管体刚度在最小刚度以下时难于安装。在某个特殊项目中必须根据当地的条件和安装现场选择最小刚度并给上述管体挠度计算公式分配特定的数值。X2 刚度，刚度系数与挠度X2.1 管体EI值就是弯曲模量E和壁厚t的组合值，因此I=t 3/12。因此给定材料和尺寸，管体EI是一个定值。但是管体刚度PS和刚度系数FS是一个计算值，这些值高度依赖于弯曲程度，因为随着管体弯曲，曲率半径发生了变化。弯曲程度越大，EI的偏差值越大。只要管体保持椭圆状，通过C= 1 + y/2d3得到的 PS，FS值与管体真实EI值相关联。PS =（F/ y）* C =F/y（1 + y/2d3EI = =SF= 0.149 r 3（ PS）X2.2 用于计算弯曲模量的采用本试验测得的挠度值应纳