QBT 2854-2007 塑料土工格栅蠕变试验和评价方法

中华人民共和国轻工行业标准塑料土工格栅蠕变试验2007-05-29发布2007-12-01实施中华人民共和国国家发展和改革委员会发布1QB/T2854-2007塑料土工格栅蠕变试验和评价方法本标准规定了塑料土工格栅蠕变试验和评价方法。本标准适用于塑料土工格栅蠕变强度的测定和评价。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T17689—1999土工合成材料塑料土工格栅GB/T15788-2005土工布及其有关产品宽条拉伸试验方法ISO13431:1999土工布及相关产品拉伸蠕变和蠕变断裂的测定3符号定义P——蠕变测试中施加的荷载，单位为千牛每米(kN/m)。(P/T₂v)10%蠕变测试在设计年限中达到10%应变的设定荷载比，无量纲。(P/T₂v)rup蠕变测试在设计年限中断裂时的设定荷载比，无量纲.Pau容许荷载(在设计年限中达到失效应变的荷载的95%置信下限值),单位为千牛每米Toso拉伸强度的95%置信下限值，单位为千牛每米(kN/m). tioo蠕变测试中达到10%应变的时间，单位为小时(h).tn蠕变测试中达到断裂的时间，单位为小时(h)。RF考虑蠕变数据外推影响因素的折减系数，无量纲.SF⁴02从40℃到20℃的时间转换因子4原理10%应变或断裂)的时间(t)。2QB/T2854-2007定，通常为1×10⁶h或110年。公式(1)计算 (1)54取样方法见附录A。6拉伸试验温度要求：恒定温度，温度控制±2℃,测量精度为±01%,质量精度：1%。试样夹持应可靠，不应有两个相同的测试荷载比如果需要同时测量达到10%应变和断裂的数据，可以简单地将测试荷载的范围加大。如要测量HDPE格栅在20℃时的达到10%应变和断裂的时间，其测试荷载比可以为40%～60%。3QB/T2854-2007表1蠕变测试过程中施加的荷载聚合物温度/℃确定达到10%应变的时间的蠕变测试荷载比(P/Tav)1%确定达到断裂的时间的蠕变测试荷载比(P/Tav)1%高密度聚乙烯45～6050～6540～5535～5040～5530～4535～5025～4030～45聚丙烯30～6035～6525～5530～6020～5025～5520～50 44QB/T2854-200748数据处理81有高温测试数据时的时间转换因子的计算根据不同温度下应变一时间对数的曲线，分别得到在不同荷载比下到达失效应变(如10%应变，也可以是其他应变或断裂)的时间并列表。表2不同温度不同载荷比失效应变时间达到失效应变(如10%)的时间tio%/hA₂A₃A₄A₆A₇A₈20℃时的测试40℃时的测试50℃时的测试t1₂SF₄0-20=(t₃/ts+t₄/t₆)/2SFso-40=(t₇/tg+tg/tio)/282将高温下的数据转换成设计温度下的值如设计温度是20℃,则不同荷载比下到达失效应变(如10%,也可以是其他应变或断裂)的时间，表320℃不同载荷比失效应变时间P/TA₁A₂A₃A₄AsA₆A₇A₈20℃40℃ts×SF⁴0→20t6×SF⁴0→20SF⁴0-2Ctg×SF40→2050℃tg×SFso→20to×SFso→20tn×SFso→20SF⁵0→2083数据外推处理根据表3转换后(如仅有20℃测试，则仅用20℃下的值)得到的数据，转换成对数值(logio),绘——x轴为测试荷载比(P/Tv)的对数值，线性比例；——y轴为“达到失效应变(如10%或断裂)的时间”的对数值，线性比例。应的值就是在设计年限中达到失效应变(如10%或断裂)的荷载值，表示为logio(P/T)₁0%或log₁o5QB/T2854-2007——外推的长度(基于实测的时间数据，从最长的实测试验持续时间外推至设计年限的时间长度的对数值);外推方法与在实际的测试时间上外推的长度有关的RF值1log单位³从高温下的数据转换至或超过设计年限仅从设计温度下测试得到的数据进行线性外推不允许a1)对超过实际测试时间，又不在上表所述单位内的数据外推，采用线性内插的方法确定适当的RF。值2)仅从设计下测试得到的数据进行线性外推，2个以上log单位的外推是不允许的3)采用高温下数据进行线性外推，3个以上log单位外推是不允许的可以按公式(4)计算：可以按公式(4)计算：)达到失效应变的时间(t)与设定荷载比(P/T)数据的表格和对数曲线。6外侧两根肋条剪断，对另外3根肋条加载。为了与之匹配，从相同的5根肋条上裁取5个样品做拉伸7图A1~选取测试样品的方法8(资料性附录)测试样品变异性的案例记录B1本附录显示了一个研究蠕变测试和相关的拉伸试验的案例记录。附录A中推荐的裁取测试样品的方式就以此为基础。通过试验，研究沿着格栅横向的变异性。从HDPE格栅的整个卷宽方向的平行位置裁取8个蠕变试验样品(每个样品有5根肋条宽，将外侧肋条剪断)。对于每一个蠕变试样，沿着纵向方向，从相同的5根肋条上再裁取5个拉伸试验样品，如图A1所示。B2按照ISO13431-1999规定的方法对8个试验样品(C1～C8)进行蠕变测试。所有测试均在20℃下进行，测试荷载为283kN/m。试验一直持续到发生断裂。测试结果如图B1所示。从中可以清晰地看到8个样品很明显的差异，达到某一特定的应变的时间差别可在10倍左右。时间/h图B18个平行试样的应变与时间的关系(C1～C8)B3测试样品提供的拉伸强度的下限值为60kN/m。对按照上文所述方式准备的5个测试样品进行拉伸试验。测试方法为GB/T15788-2005,考虑测试样品的宽度较窄(5个肋条宽，外侧肋条被剪断),试验中要进行调整。表B1中对拉伸试验和蠕变试验中的结果进行了小结。表B1样品C1～C8的平均拉伸强度、达到10%应变的时间和断裂的时间样品平均拉伸强度Tv/(kN/m)达到10%应变的时间t1o/b断裂的时间trp/h9B4表B.1中的数据显示较小的拉伸强度对应于较短的达到10%应变和断裂的时间。将数据绘制在图B2中，对蠕变测试荷载用每个样品测试的拉伸强度进行规化。从中可以发现实际的数据P/Ty与达到10%应变和断裂的时间之间有很好的关联关系。0达到10%应变的时间和断裂的时间(10%/h;trmp/h)图B2样品C1～C8达到10%应变和断裂的荷载与时间的关系B5这个案例可以证明，若要将蠕变测试荷载以拉伸强度进行规化，就必须测量与蠕变测试样品相同肋条(沿着格栅卷的纵向)的拉伸强度。这样，即便在卷宽方向存在变异性，P/T的值也是一致的，以此确保蠕变特性与施加的荷载之间有可靠的关联。附录A中建议的选取格栅试样的方法就是以此为基应变/%应变/%变定义为10%应变。C23个蠕变试验的结果见图C.1,蠕变测试荷载为拉伸强度的40%,50%和60%,从这些数据中对达到10%应变的时间进行评估，在表C1中小结。图C1HDPE格栅在20℃下的蠕变测试结果P/Tav达到10%应变的时间t10%/h20℃时的测试log₁o(20℃时的测试值)-0154940414C3既然两个坐标轴是线性的，因此图C.2中显示的线性关系可以用简单的线性方程式定义y=-23914x+42298……(C.1)图C2HDPE格栅在20℃下达到10%应变时荷载与时间的关系如图loglo(P/Tv)=15179,则P/Tv=3295%~或-03295。……………D1对某一PP格栅取4个试样在20℃下进行蠕变试验，另4个试样在40℃下进行蠕变试验。从其拉伸强度记录中提取T9s%为50kN/m。要确定20℃时设计年限为10⁶h的允许设计强度(Pal)(95%置信下限)。失效应变定义为30%应变。图D1PP格栅在20℃下的蠕变测试结果蠕变测试荷载比为30%,40%,50%和60%。40℃下的4个蠕变测试结果见图D2,蠕变测试荷载比为20%,30%,40%和50%。从这些数据中，对达到30%应变时表D1从蠕变曲线中截取的达到30%应变的时间和转换因子的确定P/Tv达到30%应变的时间t3o%/h40%logio(P/Tav)20℃下的则试44040℃下的则试转换因子SF40→2(将40℃数据转换为20℃数据50739253695log₁o(20℃的测试值’264353089937076log₁o(从40℃转换至20℃的值)309203705344043SF₄0→20=t30%[20℃]/30%[40℃]=1230/95=1295测试荷载比P/Ty=50%SF40-20=130%[20℃]/t30[40℃]=5100/39=1308测试荷载比P/Tav=40%SFav=[1295+1308]/2=1301130%[20℃]=130%[40℃]×SFay=95×1301=123595t₃0%[20℃]=130%[40℃]×SFav=39×1301=50739t30%[20℃]=t30%[40℃]×SFa=195×1301=253695测试荷载比P/Tav=50%测试荷载比P/Tav=30%这些计算值添加至表D1中。将荷载比(P/Tv)和达到30%应变的时间(t3o%)转换成对数值(logto),——y轴为达到30%应变的时间的对数值，线性比例。D3既然两个坐标轴是线性的，因此图D3中显示的线性关系可以用简单的线性方程式定义：y=log₁o(t³0%)。这个公式可以用来计算在整个设计年限10h时候达到30%应变的荷载比(P/T)30%。x=(y-1318/-59285=(6-1318/-59285=12111…(D2)图D3中以正方形符号来表示10⁶h的值。如图logn(P/TN)=12111,P/Tα=1626%或01626.QB/T2854-2007的荷载值的95%。y=-282x+51.9………………(E1)x=log₁o(P/Tav)rup;y=logto(trup)。表E1从QA蠕变曲线中截取的达到断裂时的时间和转换因子P/Tav达到断裂的时间trup/h20℃测试40℃测试时间转换因子SF⁴0→2将40℃的数据转换至20℃8log₁o(20℃的则试值)logto(从40℃转换至20℃的值)将表