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     塑料管材是高科技復(fù)合而成的化學(xué)建材，而化學(xué)建材是繼鋼材、木材、水泥之后，當(dāng)代新興的第四大類新型建筑材料，根據(jù)中研網(wǎng)發(fā)布的《2020塑料管材行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景趨勢分析》報告，中國塑料管材加工業(yè)經(jīng)歷多年的快速增長期,現(xiàn)在無論是管材生產(chǎn)量還是消費(fèi)量都穩(wěn)居，目前我國有6000多家左右的塑料管材生產(chǎn)企業(yè)，其中，具有一定規(guī)模的有3000多家左右，因此可以說管材是一個比較成熟的產(chǎn)品，各行業(yè)都有相應(yīng)的技術(shù)。

      塑料管材分為熱塑性塑料管和熱固性塑料管兩大類，其中具有加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料為熱塑性塑料，以熱塑性塑料為材料而制成的管制品統(tǒng)稱為熱塑性塑料管材。主要的熱塑性塑料管材有聚乙烯（PE）管材、聚丙烯（PP）管材、聚苯乙烯（PS）管材等，因具有節(jié)能節(jié)材、環(huán)保、輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、施工和維修簡便和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，熱塑性塑料管材廣泛應(yīng)用于建筑給排水、城鄉(xiāng)給排水、農(nóng)業(yè)灌溉等建筑業(yè)、市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

       為保障管材產(chǎn)品良好的質(zhì)量以供施工和日后的正常使用，需要根據(jù)相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指標(biāo)對管材進(jìn)行檢測，其中管材的強(qiáng)度指標(biāo)檢測項目有徑向的抗壓強(qiáng)度即環(huán)剛度、柔度、彎曲度、沖擊強(qiáng)度等，下面就將根據(jù)ISO 9969和GB/T9647《熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定》來詳細(xì)介紹熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定方法。

一、試驗(yàn)原理

       以管材在恒速變形時所測得的負(fù)荷和變形量確定環(huán)剛度。用兩個相互平行的平板對一段水平放置的管材以恒定的速率在垂直方向進(jìn)行壓縮，該試驗(yàn)速率由管材的直徑確定，得到負(fù)荷——變形量的關(guān)系曲線，以管材直徑方向變形量為3% 時的負(fù)荷計算環(huán)剛度。

二、試驗(yàn)儀器

       萬測ETM105R微機(jī)控制電子環(huán)剛度試驗(yàn)機(jī)主要用于大直徑環(huán)形截面的塑料管材環(huán)剛度的測定，*該試驗(yàn)要求，還可以對金屬、非金屬材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲等力學(xué)性能試驗(yàn)，一機(jī)多用。

       該試驗(yàn)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡單易用等特點(diǎn)，采用高精度滾珠絲桿加載，具有很高的剛性和良好的線性運(yùn)動特性，大載荷可到100kN，可按用戶要求定制不同管徑的機(jī)型。

三、試樣的制取

1、標(biāo)記和數(shù)量

      在待測管材的外表面，沿軸向在全長畫一條直線作為標(biāo)記，對該段做過標(biāo)記的管材分別截取3個試樣a、b和c，使試樣的端面垂直于管材的軸線。

2、試樣的長度

①　每個試樣按表1的規(guī)定沿圓周方向等分測量3~6個長度值，計算其算術(shù)平均值作為試樣的長度，測量應(yīng)精確到1mm。對于每個試樣，在所有的測量值中，小值不應(yīng)小于大值的0.9倍。

表1 長度測量的數(shù)量

②　公稱直徑小于或等于1500mm的管材，試樣的平均長度應(yīng)為(300±10)mm 。

③　公稱直徑大于1500mm的管材，試樣的平均長度應(yīng)不小于0.2DN（DN—管材的公稱直徑）。

④　對有垂直的肋、波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)壁管材，切割試樣時應(yīng)至少包含一個完整的肋、波紋或其他的規(guī)則結(jié)構(gòu)，切割部位應(yīng)在肋、波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)之間的中點(diǎn)。

⑤　試樣的長度應(yīng)有少的完整的肋、波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)，其長度應(yīng)不小于290mm，對公稱直徑大于1500mm的管材，長度應(yīng)不小于0.2DN。（見圖2）

⑥　對于有螺旋的肋、 波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)壁管材，試樣的長度應(yīng)等于(d_i ±20)mm (d_i——管材的平均內(nèi)徑），但不小于290 mm，也不大于1000 mm。

圖2 從垂直肋管材切取的試樣

3、內(nèi)徑的測定

①　用下列任一方法測定a、b和c三個試樣的內(nèi)徑d_ia、d_ib 和d_ic：

a. 在試樣長度中部的橫截面處，間隔45°依次測量4次，取算術(shù)平均值，每次測量應(yīng)精確到0.5%。

b. 在試樣長度中部的橫截面處，用內(nèi)徑π尺按ISO 3126規(guī)定的方法進(jìn)行測量。

②　按式(1)計算3個值的平均值d_i:

4、試樣的陳化

      試樣應(yīng)至少放置24h后才可進(jìn)行試驗(yàn)。對于型式檢驗(yàn)或在發(fā)生爭議的情況下，試樣應(yīng)放置(21±2)d。

四、試驗(yàn)步驟

1、除非在其他標(biāo)準(zhǔn)中有特殊規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)在(23±2)℃下進(jìn)行，試樣在試驗(yàn)前應(yīng)在試驗(yàn)環(huán)境溫度下狀態(tài)調(diào)節(jié)至少24h。（注:試驗(yàn)溫度有可能對環(huán)剛度結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。）

2、如果能確定試樣在某個位置的環(huán)剛度小，將個試樣a的該位置與試驗(yàn)機(jī)的上平板相接觸。否則放置個試樣a時，將其標(biāo)線與上平板相接觸。在負(fù)荷裝置中對另兩個試樣b、c的放置位置應(yīng)相對于個試樣依次旋轉(zhuǎn)120°和240°放置。

3、對于每一個試樣，放置好變形測量儀并檢查試樣與上平板的角度位置。放置試樣時，應(yīng)使試樣的軸線平行于平板，其中點(diǎn)垂直于負(fù)荷傳感器的軸線。（注:為獲得負(fù)荷傳感器的準(zhǔn)確 讀數(shù)，必須將試樣放置在合適的位置，使作用力的方向與負(fù)荷傳感器的軸線盡量一致。

4、下降平板直至接觸到試樣的上部。施加一個包括平板質(zhì)量的預(yù)負(fù)荷F₀，F(xiàn)₀用下列方法確定:

      試驗(yàn)中負(fù)荷傳感器所顯示的實(shí)際預(yù)負(fù)荷的準(zhǔn)確度應(yīng)在設(shè)定預(yù)負(fù)荷的95%~105%之間。將變形測量儀和負(fù)荷傳感器調(diào)節(jié)至零。

5、根據(jù)下表3的規(guī)定以恒定的速率壓縮試樣，連續(xù)記錄負(fù)荷和變形值，直至達(dá)到至少0.03d_i的變形量。（注:當(dāng)要求測定環(huán)柔性時，繼續(xù)壓縮試樣直至達(dá)到環(huán)柔性所要求的變形量。）

表3 壓縮速率

6、通常，負(fù)荷和變形量的測量是通過一個平板的位移得到，但如果在試驗(yàn)的過程中，管材的結(jié)構(gòu)壁厚度e_c（如圖4）的變化超過5% ，則應(yīng)通過測量試樣的內(nèi)徑變化得到。在有爭議的情況下，應(yīng)測量試樣的內(nèi)徑變化。

圖4 管材結(jié)構(gòu)壁厚度e_c的示例

     典型的負(fù)荷/變形量曲線是一條光滑的曲線，否則表明零點(diǎn)可能不正確，如圖5所示，可用曲線初始的直線部分倒推至和水平軸相交于(0,0)點(diǎn)(零點(diǎn))。

圖5 修正零點(diǎn)方法

五、熱塑性塑料管材環(huán)剛度的計算