【轻工行业标准(QB)】 塑料土工格栅蠕变试验和评价方法

ICS8314010
分类号：G33
备案号：21448-2007
中华人民共和国轻工行业标准
QB/T2854—2007
塑料士工格栅蠕变试验
和评价方法此内容来自标准下载网
Creep testing and evaluating method on plastic georids2007-05-29发布
中华人民共和国国家发展和改革委员会2007-12-01实施
QB/T2854-2007
本标准的附录A为规范性附录；本标准的附录B、附录C、附录D、附录E为资料性附录。本标准由中国轻工业联合会提出。本标准由全国塑料制品标准化技术委员会归口。本标准起草单位：青岛颐中格栅股份有限公司、坦萨土工合成材料（武汉）有限公司、山东泰峰塑料土工材料公司、轻工业塑料加工应用研究所。本标准起草人：刘伟、何波、郭元生、姜学红、陈家琪。本标准首次发布。
KAiKAca
1范围
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螨变强度的测定和评价。2规范性引用文件
QB/T2854-2007
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/17689-1999土工合成材料塑料土工格栅GB/T15788一2005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端变断裂的测定符号定义
下列符号和定义适用于本标准。P端变测试中施加的荷载，单位为千牛每米（kN/m）。P/Tav变测试中的设定荷载比，无量纲。(P/Tav)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/Tav)rup
一端变测试在设计年限中断裂时的设定荷载比，无量纲。Pall
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(kN/m）
拉伸强度的测量值的平均值，单位为千牛每米（kN/m）。拉伸强度的95%置信下限值，单位为千牛每米（kN/m）。蠕变测试的时间，单位为小时（h）。t10%
蠕变测试中达到10%应变的时间，单位为小时（h）。蝙变测试中达到断裂的时间，单位为小时（h）。端变折减系数，无量纲。
考虑蠕变数据外推影响因素的折减系数，无量纲。-时间转换因子，无量纲。
一一时间转换因子的算术平均值，无量纲。SF40-+20
4原理
从40℃到20℃的时间转换因子，无量纲。41在设定温度下，在不同荷载比(P/Tay)下进行蠕变测试，分别得到不同荷载比下到达失效应变（如10%应变或断裂）的时间（t）。1
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42绘制荷载比(P/Tay）和达到失效应变时间（t）的对数值关系曲线图，线性外推至需要的设计年限，确定在设定温度下，整个设计年限中达到失效应变的荷载百分比（P/T），设计年限可以根据实际需要确定，通常为1×10°h或110年。
43确定在整个设计年限中达到失效应变（如10%应变或断裂）的荷载的95%置信下限值Pall，由公式（1）计算！
Pa = T9s5% ×
或Par=Tos5%
44采用折减系数RFex来考虑数据外推的影响。(1)
45在生产企业需确立某个型号产品的长期强度，对产品进行定型控制时，应按照本标准完整地对该产品进行端变测试，并对其结果进行分析、评价。这个试验为“初始产品检验”（IPA）。在原材料及生产工艺没有改变，产品规格尺寸相同的情况下，若为验证产品生产的一致性，或供货后为确保产品的质量，可以做“质量控制检验”（QA）。其结果应与IPA结果一致。QA测试的方法及评价见附录D。注：本标准按照10%应变或断裂来定义加筋材料的失效应变，实际应用中的失效应变可能根据工程的具体要求定义为其他值，如25%或30%应变。
5试样
51样品应为全宽度，长度不小于5m。52样品应无明显的损伤，如：凹痕、切口、裂口或碰损，无化学污染。53进行蠕变测试的试样通常为5根肋条宽，切断外侧两根肋条，即在试验中以三根肋条承受荷载，避免对中间三根肋条造成任何损伤。54取样方法见附录A。
6拉伸试验
在计算蠕变测试荷载之前应进行拉伸试验。每组5个试样，按GB/T17689一1999中6.6的规定进行拉伸试验。
计算每组试样的平均拉伸强度（Tav）。7蜗变试验
71试验条件
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，不应产生滑动及夹持破坏试样。
72试样准备
按附录A方法取样，在每个温度下进行测试之前，试样应在该设定温度下至少保持12h。73试验荷载比的选取
对于每一个蜗变测试试样，其测试荷载是按照上述拉伸试验的平均抗拉强度（T)的百分比来表示。表1为建议采用的测试荷载比(P/Ta)范围。每个温度下至少应有4个不同的测试荷载比，相邻温度至少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%。2
KANiKAca
聚合物
高密度聚乙烯
(HDPE)
聚丙烯
74应变测量
温度/℃
表1蠕变测试过程中施加的荷载
确定达到10%应变的时间的竭变
测试荷载比(P/T)/%
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确定达到断裂的时间的变
测试荷载比（P/Ta)/%
在试样上选取两点作为起始标距，标距长度应至少包括二个完整单元，加载前应施加试样平均拉伸强度约1%的预载荷，以便测量初始标距长度（Lo），加载后（从开始加载到开始测量变形时间应不大……时的长度（L）变化「用于计算应变，见于60s），开始测量第1mn，第2min，第5mm，第10min，公式（2）］，直到试样超过失效应变长度为止，绘制应变一时间（h）对数的曲线。应变
75试验时间
-×100%
为确定土工格栅的设计强度值，蠕变测试的实测时间应不少于设计年限的10%。当设计年限大于10年时，蜗变实测时间至少应为10000h。76试验数据点
原则上，试验的数据点应均匀地分布在每个1og周期：只在设计温度下测试时，10h～100h，100h～1000h，1000h～10000h的周期内要有2～3个数据点，在接近10000h吋，至少要有一个数据点。有高温下的测试时，10h～100h，100h～1000h，1000h～10000h，10000h～100000h，100000h～1000000h的周期内要有2～3个数据点（包括实测数据和外推后的数据），超过1000000h的至少要有2个数据点。
断裂时间少于5h的数据点不可用。77无效试验的判定
出现以下情况时的试验判定为无效试验。a）瞬时温度波动偏差大于规定值2℃：b）试样达到失效应变前滑脱；
c）试样达到失效应变前在夹持处断裂。3
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8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P/Tav
20℃时的测试
40℃时的测试
50℃时的测试
时间转换因子计算如下：
SF4020=（tg/ts+t4/tg）/2
SFs0-40=（t/tg+tg/t10）/2
SFs0-20=SFs0-40×SF40-20
82将高温下的数据转换成设计温度下的值达到失效应变（如10%）的时问
t10%/h
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，见表3。
表320℃不同载荷比失效应变时间P/Tav
83数据外推处理
达到失效应变（如10%）的时间10%/hA3
SF40-20
SF4020
SF4020
SFs0--20
SF4020
SFso-20
SF5020
SFso-20
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（log1o），绘制直线。直线的坐标轴如下：
x轴为测试荷载比（P/Tay）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。绘制一条拟和最好的直线穿过所有数据点，向左延伸至所需设计年限的对数值（log1o）的点，其对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1og10(P/Tav)10%或log10(P/Tav)nup从而可以得到荷载比(P/Tav)10%或(P/Tav)nup。则容许荷载为：
Pall= T95%
TIKANiKAca
9蠕变折减系效的确定
91考虑外推的折减系数（RFex）QB/T2854-2007
RFex用于考虑当实际的蠕变测试时间远远小于设计年限时，根据蠕变试验中获取的数据进行外推以确定Pall过程中的一些不确定因素。RFex的值通常与下列因素有关：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）：
采用高温下的数据有助于减少外推时的不确定性。表4考虑外推因素的折减系数
外推方法
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
与在实际的测试时间上外推的长度有关的RFex值0log单位
1log单位
2log单位a
31og单位
不充许
1）对超过实际测试时间，又不在上表所述单位内的数据外推，采用线性内播的方法确定适当的RFex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）采用高温下效据进行线性外推，3个以上log单位外推是不允许的。92蠕变折减系数RFcr可以按公式（4）计算：RF
10试验报告
试验报告应至少包括以下内容：a）本标准编号；
b）完整的样品标识、收样日期：c）试验时间和温度；
d）取样说明：
e）平均拉伸强度（Tav）；
f）样品的应变一时间对数曲线：g）时间转换因子；
h）考虑蠕变数据外推影响因素的折减系数（RFex）；1）指定设计年限达到指定失效应变时的变强度值；RF
J）达到失效应变的时间（t）与设定荷载比（P/Tav）数据的表格和对数曲线。(4)
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附录A
（规范性附录）
选取测试试样
A1所给试样的拉伸强度测试波动方差大于1kN/m的产品应按下列方法选取试样。方差不大于1kN/m的可以采用平均拉伸强度，
A2应从格栅样品的相同肋条上截取测试试样。A3图A1显示如何从一卷格栅中裁取测试试样。通常端变测试的试样宽度为5根肋条宽，测试中将外侧两根肋条剪断，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个样品做拉伸试验，同样将外侧肋条剪断。以这种方式确保所有试验是在纵向（或机器加工方向）的相同3根肋条上进行的。
iKANiKAca
做拉伸试验的
样品（5个）
做蠕变试验
的样品
机器方向或
卷长的纵向
须进行厕试的肪条
图A1选取测试样品的方法
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附录B
（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个蝠变试验样品（每个样品有5根肋条宽，将外侧肋条剪断）。对于每一个端变试样，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）进行端变测试。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问差别可在10倍左右。100
——C2
￥-C4
时间/h
100001000001000000
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/T15788一2005，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中对拉伸试验和蟠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Tav/(kN/m)
达到10%应变的时间t10%/h
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断裂的时间trap/h
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B4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/Tav与达到10%应变和断裂的时间之间有很好的关联关系。100
+10%应变
10000100000100000
达到10%应变的时间和断裂的时间(t10%/h：trup/h）图B2样品C1C8达到10%应变和断裂的荷载与时间的关系0
B5这个案例可以证明，若要将蜗变测试荷载以拉伸强度进行规化，就必须测量与变测试样品相同肋条（沿着格栅卷的纵向）的拉伸强度。这样，即使在卷宽方向存在变异性，P/Tv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础的。
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附录C
（资料性附录）
单一温度环境下的变测试数据外推实例C1在20℃下对某一HDPE格栅的3个样品进行蠕变试验。从拉伸试验中得到的拉伸强度的下限值（Tg5%）为60kN/m。要确定20℃时设计年限为10°h时的允许设计强度（Pall）（95%置信下限）。失效应变定义为10%应变。
C23个蝠变试验的结果见图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。100
+60%Tav
-中—50%Tav
40%Tav
O达到10%应变的时问
图C1HDPE格栅在20℃下的螺变测试结果1000001000000
将荷载比（P/Tav）和达到10%应变的时间（t10%）转换成对数值（log1o），列于表C1。并将这两组对数数据绘制于图C.2，其坐标轴都是线性的，如下：x轴为测试荷载比（P/Tav）的对数值，线性比例：，y轴为达到10%应变的时间的对数值，线性比例。表C1从图C1螨变曲线中截取的达到10%应变的时间达到10%应变的时间t10%h
logio（P/Tav）
20℃时的测试
log10（20℃时的测试值）
-0 1549
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