關(guān)于塑料拉伸性能測定技術(shù)論文(2)
關(guān)于塑料拉伸性能測定技術(shù)論文篇二
防水卷材拉伸性能檢驗?zāi)芰︱炞C技術(shù)分析和建議
摘 要：由江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局組織，江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院負(fù)責(zé)實施了“2013年江蘇省防水卷材拉伸性能檢驗?zāi)芰︱炞C”計劃。本文通過對防水卷材拉伸性能檢驗?zāi)芰︱炞C計劃的檢測結(jié)果進(jìn)行技術(shù)分析并提出建議，希望能對同行實驗室在今后的日常檢測和參加能力驗證計劃時有所幫助。
關(guān)鍵詞：防水卷材拉伸性能 能力驗證 技術(shù)分析 建議
一、前言
建筑防水卷材主要用于建筑墻體、屋面、以及隧道、公路、垃圾填埋場等處，起到抵御外界雨水、地下滲漏的一種可卷曲成卷狀的柔性建材產(chǎn)品，作為工程基礎(chǔ)與建筑物之間無滲漏連接，是整個工程防水的第一道屏障，對整個工程起著至關(guān)重要的作用。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，人們對建筑材料和施工質(zhì)量的要求不斷提高，防水作為建筑物的基本功能，逐漸引起重視，而建筑防水卷材的產(chǎn)品質(zhì)量也越來越引起人們的關(guān)注。拉伸性能是評價建筑工程防水基層材料的伸縮或開裂變形的重要參數(shù)，其指標(biāo)合格與否，決定了整個防水層的使用壽命和防水工程的質(zhì)量。
為了保障建筑工程材料產(chǎn)品質(zhì)量，維護(hù)消費者的合法權(quán)益，促進(jìn)建筑防水卷材檢測行業(yè)的健康發(fā)展，2013年江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局組織，江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院負(fù)責(zé)實施，在全省范圍內(nèi)開展了“江蘇省防水卷材拉伸性能檢驗?zāi)芰︱炞C計劃” 活動，來自綜合質(zhì)檢院所、行業(yè)檢測站共計181家實驗室參加了本次活動。
二、檢測項目及樣品設(shè)計
本次能力驗證計劃主要針對防水卷材物理性能中常溫(23℃)條件下的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率兩個檢測項目，要求每個實驗室檢測兩組樣品的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率，共測試縱、橫2個方向。推薦采用GB/T 528-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》標(biāo)準(zhǔn)。
本次計劃中的樣品采用高分子防水材料(GB 18173.1-2012)樹脂類JS2類片材，選用某防水卷材生產(chǎn)企業(yè)的工藝先進(jìn)的生產(chǎn)線不同時期生產(chǎn)的三批防水卷材(拉伸性能稍有區(qū)別)。制備3個樣品A、B、C，設(shè)計成三個樣品對：A+B、A+C、B+C。經(jīng)均勻性檢驗合格后，根據(jù)設(shè)計的樣品對，按照參加的實驗室地域分布、所屬系統(tǒng)等情況分發(fā)樣品，給44家實驗室分發(fā)A+B樣品對，92家實驗室分發(fā)A+C樣品對，45家實驗室分發(fā)B+C樣品對。
三、統(tǒng)計方法及結(jié)果概述
本次能力驗證計劃依據(jù)“CNAS-GL02：2006《能力驗證結(jié)果的統(tǒng)計處理和能力評價指南》”，采用穩(wěn)健(Robust)統(tǒng)計技術(shù)處理檢測結(jié)果。用中位值估計樣本的均值，用標(biāo)準(zhǔn)化四分位距度量樣本數(shù)據(jù)的分散程度，因而減少了極端結(jié)果對平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的影響。最終以實驗室間Z比分?jǐn)?shù)(ZB)、實驗室內(nèi)Z比分?jǐn)?shù)(ZW)評價每個參加實驗室的縱向拉伸強(qiáng)度、縱向拉斷伸長率、橫向拉伸強(qiáng)度、橫向拉斷伸長率的檢測結(jié)果。第一次測試結(jié)果可疑或不滿意的實驗室可以進(jìn)行一次補(bǔ)測，以補(bǔ)測結(jié)果為最終結(jié)果。補(bǔ)測結(jié)果用第一次結(jié)果統(tǒng)計量來統(tǒng)計處理，按照結(jié)果評價方法判定補(bǔ)測結(jié)果。
對第一次提交的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，縱向拉伸強(qiáng)度、縱向拉斷伸長率、橫向拉伸強(qiáng)度、橫向拉斷伸長率中任何一個結(jié)果出現(xiàn)離群，則判該實驗室離群;任何一個結(jié)果出現(xiàn)可疑，但無離群結(jié)果，則判該實驗室結(jié)果可疑。結(jié)果滿意的實驗室有101家，占全部實驗室的55.8%;結(jié)果可疑的實驗室有39家，結(jié)果離群的實驗室有41家。
四、技術(shù)分析與建議
從上表可以看出，本次能力驗證的結(jié)果不盡如人意，這說明各防水卷材拉伸性能檢測實驗室檢測能力水平參差不齊，絕大多數(shù)實驗室的檢測能力還存在不容忽視的問題。測定結(jié)果不滿意的實驗室可以從以下方面查找原因：
1、 “人”的問題
在決定實驗室檢測數(shù)據(jù)和結(jié)果的正確性和可靠性的六個因素――人、機(jī)、料、法、環(huán)、測中，人是第一重要的因素，也是實驗室的第一資源。實驗室應(yīng)對相關(guān)人員(包括樣品制備人員、設(shè)備操作人員)進(jìn)行充分地培訓(xùn)，確保相關(guān)人員的能力滿足檢測的要求。本次能力驗證計劃，是以人工檢測為主，沒有經(jīng)驗的人員與有經(jīng)驗的人員操作的結(jié)果是有很大差別的。
首先體現(xiàn)在樣品制備環(huán)節(jié)，對取樣位置、方向的確定以及裁切力的控制等方面。對取樣位置的確定，要確保樣品均勻分布在上中下，左中右;這樣可以在數(shù)理統(tǒng)計上減小樣品不均勻性對結(jié)果的影響，尤其注意避開彎折部位。對樣品方向的確定，要區(qū)分縱橫向，及時標(biāo)記，做好樣品的唯一性標(biāo)識，切勿將縱橫向混淆。從反饋的整改報告分析，有的實驗室檢測人員工作疏忽，沒有做好縱橫方向的標(biāo)識，縱橫方向的檢測結(jié)果顛倒誤報，導(dǎo)致最終結(jié)果不滿意，如果按正常結(jié)果則為滿意。對裁切力的大小和速度的控制，施加力過小，樣品一次不能成型，再次裁切就容易損壞，尺寸也容易發(fā)生偏差、變形;施加力過大，裁切過深，不但影響樣品，而且容易損壞刀刃和墊板。因此，樣品制備人員應(yīng)操作熟練，特別是在裁切前先熟悉一下手感，穩(wěn)定一致地裁切，才能保證樣品尺寸與標(biāo)準(zhǔn)的一致性。
其次，在設(shè)備操作環(huán)節(jié)，對試樣的夾持與拉伸速度的控制等方面。在進(jìn)行試樣夾持準(zhǔn)備拉伸試驗時，標(biāo)準(zhǔn)GB/T 528對啞鈴狀試樣有如下的規(guī)定：“將試樣對稱地夾在拉力試驗機(jī)的上、下夾持器上，使拉力均勻地分布在橫截面上”、“啟動試驗機(jī)，在整個過程中連續(xù)監(jiān)測試驗長度和力的變化，精度在±2%之內(nèi)”，標(biāo)準(zhǔn)對夾持器的移動速度也做出明確規(guī)定。操作人員應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行嚴(yán)格控制，在測試過程中，樣品的夾持應(yīng)與拉力機(jī)傳感器的力值方向呈一直線，否則易產(chǎn)生受力不均，一般會有兩種現(xiàn)象，一是對樣品進(jìn)行斜拉，另一是樣品垂直夾持，但與拉力機(jī)傳感器力值方向不在一直線上，產(chǎn)生錯位。這在拉伸過程中易形成單邊受力，過早地使樣品產(chǎn)生破壞。因此，設(shè)備操作人員應(yīng)具備豐富的操作經(jīng)驗，熟悉標(biāo)準(zhǔn)的具體要求，才能正確地夾持試樣，并在拉伸過程中正確地控制設(shè)備。
2、“機(jī)”的問題
儀器設(shè)備也是影響實驗室檢測數(shù)據(jù)和結(jié)果的正確性和可靠性的重要因素。本次能力驗證計劃，涉及的“機(jī)”有試樣裁刀、墊板、測厚計、拉力試驗機(jī)。 1)試樣裁刀的影響
根據(jù)高分子防水材料粘彈性較大的特點，GB/T 2941要求裁刀刃口是內(nèi)面垂直，外面弧形到刃口。如果裁刀兩面同時弧形到刃口，則裁切的樣品寬度就會偏小，且上下不一致。新購買或初次使用的裁刀，在顯微鏡下觀察時，刀刃比較鋒利，呈一直線，且兩邊平行。在使用一定次數(shù)后，在顯微鏡下我們可以清楚的看到，刀刃已不再平直成一直線而是呈S形，或刀刃卷曲或有裂口。如果使用這樣的刀具，裁切的樣品邊緣就會不平齊或有缺口，或樣品的寬度不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，或樣品的狹窄部分不能平行，或在卷材上產(chǎn)生的任何一個缺口都將造成應(yīng)力集中，裁切的形狀變形，使檢測數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏離。因此，對裁刀的維護(hù)保養(yǎng)至關(guān)重要，基于這一點，GB/T 2941的附錄A給出了裁刀的保養(yǎng)方法，各實驗室應(yīng)參照使用。樣品制備時，應(yīng)盡量選擇維護(hù)較好的裁刀，特別是在使用前對裁刀進(jìn)行核查，評價刃口的狀況，確保裁切內(nèi)口平直且平行。
2)墊板的影響
裁切試樣時使用的墊板，對試樣的寬度影響較大。樣品下層的墊板要求平整光滑，否則樣品易形成毛邊。下層墊板為塑料(橡膠)時，其硬度(邵D)不得低于35，否則墊板偏軟，樣品裁切時容易發(fā)生變形，引起上下寬度不一致。硬度也不宜大于50，如果墊板偏硬，會影響刀刃，使用不久刀刃就會損傷，導(dǎo)致尺寸產(chǎn)生偏差。因此，選擇軟硬適中的墊板，是保證試樣寬度準(zhǔn)確的必要條件。
3)測厚計
為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確，應(yīng)確保儀器設(shè)備在檢定/校準(zhǔn)周期內(nèi)，且在使用前應(yīng)進(jìn)行核查。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2941明確規(guī)定，應(yīng)使用誤差不大于1%或0.01mm的厚度計測量厚度。因此，測厚計需經(jīng)過檢定/校準(zhǔn)，并在有效期范圍內(nèi);使用前的核查不僅應(yīng)關(guān)注檢定/校準(zhǔn)單位的資質(zhì)、能力，還應(yīng)關(guān)注校準(zhǔn)的范圍是否包括使用的量程，關(guān)注精度是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。使用時，校準(zhǔn)得到的修正因子應(yīng)正確利用，才能保證測量尺寸的準(zhǔn)確。
4)拉力試驗機(jī)
如前所述，拉力試驗機(jī)也需經(jīng)過校準(zhǔn)，并在有效期內(nèi)。在校準(zhǔn)時，不僅需要校準(zhǔn)力學(xué)傳感系統(tǒng)，還需要校準(zhǔn)拉伸速度，對于試驗機(jī)中使用的伸長計也應(yīng)該進(jìn)行校準(zhǔn)。使用前的核查不僅包括拉力機(jī)的測力精度、測速精度，還包括伸長計的量程和精度，變形越大，伸長計的影響越大。
3、“料”的問題
本次能力驗證采用的防水材料是高分子樹脂類JS2類片材，其特點是耐水性能強(qiáng)，耐臭氧好，適于惡劣環(huán)境下施工，其焊接性能好的特點在地鐵等地下工程中成為首選材料。但由于其高分子材料占很大的比重，而這些材料是典型粘彈性材料，對環(huán)境溫濕度很敏感，會隨著環(huán)境溫濕度的變化產(chǎn)生很大的變形和應(yīng)力。根據(jù)這一特性，要求各實驗室在一定范圍內(nèi)，即溫度為(23±2)℃、相對濕度(50±5)�環(huán)境中，養(yǎng)護(hù)至少24小時，使樣品各部位處于均勻調(diào)節(jié)狀態(tài)。溫度過低，強(qiáng)度偏高，延伸率降低;溫度過高，強(qiáng)度值下降，延伸率提高。在狀態(tài)調(diào)節(jié)過程中應(yīng)密切關(guān)注溫、濕度的變化情況，確保調(diào)節(jié)期內(nèi)溫濕度始終在規(guī)定的范圍內(nèi)。
4、“法”的問題
檢測方法是實驗室開展工作的依據(jù)，實驗室數(shù)據(jù)和結(jié)果實現(xiàn)的輸入之一，十分重要。本次能力驗證計劃中，是否正確、熟練地運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，進(jìn)行試樣厚度的測量，十分關(guān)鍵。
標(biāo)準(zhǔn)GB/T 528規(guī)定：“用測厚計在試驗長度的中部和兩端測量厚度。應(yīng)取3個測量值的中位數(shù)用于計算橫截面面積。在任何一個啞鈴狀試樣中，狹窄部分的三個厚度測量值都不應(yīng)大于厚度中位數(shù)的2%”，說明標(biāo)準(zhǔn)中也充分關(guān)注到了厚度的測量對檢測結(jié)果的影響至關(guān)重要。如果樣品的厚度成階梯型下降，例如在測量部位所測得厚度為1.4mm、1.2mm、1.0mm，樣品的兩端厚度達(dá)到1.6mm和1.8mm，這時如果簡單地將厚度取中位值即1.2mm，那測量的結(jié)果就沒有實際意義了。由于樣品材質(zhì)彈性較大，在測量過程中，對測厚儀松緊程度的把握完全依靠檢測人員的經(jīng)驗，要準(zhǔn)確掌握難度較大。因此，在測試前對檢測方法的“證實”也顯得尤為重要。
5、“測”的問題
檢測實驗室的產(chǎn)品是“數(shù)據(jù)和結(jié)果”，那么，對“數(shù)據(jù)和結(jié)果”的“測”是對數(shù)據(jù)和結(jié)果的核查，是對試驗過程、原始數(shù)據(jù)、計算過程、最終結(jié)果報告的核查。因此，整個試驗結(jié)束，對樣品狀態(tài)的調(diào)節(jié)、試件的裁切、拉伸過程、結(jié)果的計算進(jìn)行一一核查，是確保最終結(jié)果準(zhǔn)確、可靠的必要手段。前述中所提到的縱、橫方向數(shù)據(jù)顛倒，如果認(rèn)真核查是完全可以避免的。
五、結(jié)束語
拉伸性能試驗是對試樣施加軸向拉力，在拉伸至斷裂過程中測定試樣的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率等性能。這些性能反映了防水材料在不同原材料和不同生產(chǎn)工藝下的拉伸力學(xué)性能。綜上所述，影響拉伸試驗結(jié)果準(zhǔn)確度的因素很多，主要來源于試樣的制備、試樣的尺寸及形狀、試驗機(jī)的試驗力及同軸度誤差、引伸計的準(zhǔn)確度、拉伸速率、試驗操作技術(shù)等各個方面。
從補(bǔ)測后的結(jié)果來看，仍有近19%的實驗室數(shù)據(jù)存在問題，這應(yīng)該引起所有防水卷材拉伸性能檢測實驗室的重視。
本文通過對防水卷材拉伸性能檢驗?zāi)芰︱炞C計劃的檢測結(jié)果進(jìn)行技術(shù)分析并提出建議，希望能對同行實驗室在今后的日常檢測和參加能力驗證計劃時提供一定的技術(shù)參考，取得準(zhǔn)確、可靠的檢測結(jié)果。
參考文獻(xiàn)：
【1】2013年江蘇省防水卷材拉伸性能檢驗?zāi)芰︱炞C計劃結(jié)果報告
【2】CNCA-12-A11高分子防水卷材拉伸性能檢測能力驗證報告
【3】GB 18173.1-2012 高分子防水材料 第1部分：片材
【4】GB/T 528-2009 硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定
【5】GB/T 2941-2006橡膠物理試驗方法試樣制備和調(diào)節(jié)通用程序
【6】黃濤 實驗室認(rèn)可和資質(zhì)認(rèn)定內(nèi)審員培訓(xùn)教材
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