關于GB 18173.1-2012 復合片材（FS2）

應變性能測試方法的分析

 

GB 18173.1-2012已從2013年06月01日起實施，現對標準中復合片材（FS2）應變性能拉斷伸長率的測試方法進行分析、探討。

復合片材是我國自主知識產權的技術產品，經二十多年的發展完善，已基本定型成為我國新型主導防水材料之一，對其性能測試還在逐步完善中。

根據GB 18173.1-2012定義：“復合片材 以高分子合成材料為主要材料，復合織物等保護或增強層，以改變其尺寸穩定性和力學特性，各部分截面結構一致的防水片材?！?/span>

復合片材定義規定了復合的保護或增強層的作用和效果：改變主要材料的尺寸穩定性；改變主要材料的力學特性。顯然，復合片材的主要材料性能被保護或增強層的特性改變。主要材料的應變性能要被保護或增強層的應變特性所改變，并且只能是約束、限制。拉斷伸長率要被保護或增強層應變性能和復合效應所限制，體現出比保護或增強層更低的伸長率。這是復合片材正常的特性。

復合片材定義規定了主要材料與保護或增強層存在復合界面，保護或增強層復合在主要材料表面，屬于外增強型防水片材。

根據GB 18173.1-2012規定，復合片材（FS2）應變性能測試拉斷伸長率，現對其復合片材（FS2）應變性能拉斷伸長率測試的包含范圍進行分析：

根據GB 18173.1-2012規定，復合片材（FS2）拉斷伸長率測試計算取完全斷裂值，就此進行分析。

1      主要材料（芯層）實現完全斷裂，體現主要材料（芯層）的應變性能

GB 18173.1-2012規定復合片材（FS2）完全斷裂的拉斷伸長率≥400%。

基于復合片材定義和現實技術，拉斷伸長率≥400%顯然是指測試主要材料（芯層）的應變性能。片材復合的織物等保護或增強層應變性能遠達不到這個程度。

拉斷伸長率測試過程不考查保護或增強層（表層）的應變。測試過程的保護或增強層（表層）是先于主要材料（芯層）斷裂，沿復合界面隨應變過程逐步與主要材料（芯層）剝離，最終主要材料（芯層）實現完全斷裂。這確定了拉斷伸長率測定的是主要材料（芯層）的應變性能。這符合GB 18173.1-2012定義和復合片材產品功能。  

按照同一定義表達同一主體內容的原則，測試的各種狀況均應表達同一主體內容，所以確定拉斷伸長率測試表達復合片材主要材料（芯層）的應變性能。

2  厚度小于1mm的復合片材 

GB 18173.1-2012規定厚度小于1mm的復合片材（FS2）完全斷裂的拉斷伸長率≥100%。

復合片材復合的織物等保護或增強層應變性能能夠達到這個程度，測試過程的主要材料（芯層）與保護或增強層（表層）的應變包含了三種狀況：

A 保護或增強層（表層）與主要材料（芯層）同時斷裂；

主要材料（芯層）［與保護或增強層（表層）］實現完全斷裂，確定了拉斷伸長率測定的是主要材料（芯層）［與保護或增強層（表層）］的應變性能，這符合定義和產品功能。

B 保護或增強層（表層）先于主要材料（芯層）斷裂；

主要材料（芯層）實現完全斷裂，確定了拉斷伸長率測定的是主要材料（芯層）的應變性能，這符合定義和產品功能。

C 主要材料（芯層）先于保護或增強層（表層）斷裂。

保護或增強層（表層）實現完全斷裂，確定了拉斷伸長率測定的不是主要材料（芯層）的應變性能，這不符合定義和產品功能。主要材料（芯層）已失效，附加的保護或增強層已無意義。屬于主要材料（芯層）降解等質劣片材。

狀況 A 主要材料（芯層）與保護或增強層（表層）同時斷裂，拉斷伸長率＜100%，有兩種狀況［根據短板原理］：

Ⅰ是主要材料（芯層）與保護或增強層（表層）的應變性能相同、同時斷裂，表達了主要材料（芯層）的應變性能；

Ⅱ是主要材料（芯層）與保護或增強層（表層）的應變性能不同，復合約束使之同時斷裂。復合約束使之同時斷裂有兩種：

a 是主要材料（芯層）應變性能較保護或增強層（表層）的應變性能為小，表達的是主要材料（芯層）的應變性能；

b是主要材料（芯層）應變性能較保護或增強層（表層）的應變性能為大，表達的是保護或增強層（表層）的應變性能，主要材料（芯層）的應變性能沒有被表達，屬于復合穩定的質優片材。

綜合以上分析：按照GB 18173.1-2012復合片材定義和完全斷裂的規定，狀況 1 、2 A 、2 B 、2 AⅠ 、2 AⅡa 表達主要材料（芯層）的應變性能； 2C 、2AⅡb缺失表達主要材料（芯層）的應變性能（見分析表）。

 

復合片材（FS2）應變性能測試范圍包含分析表

 

通過以上范圍包含分析可以確定，GB 18173.1-2012 復合片材（FS2）應變性能拉斷伸長率測試規定的方法，比實際缺少兩方面表達，均屬于厚度＜1mm測試：

（一）主要材料（芯層）應變性能較保護或增強層（表層）的應變性能為小，應變測試主要材料（芯層）先于保護或增強層（表層）斷裂，測得性能指標≥100%，主要材料（芯層）應變伸長率＜100%。

（二）主要材料（芯層）應變性能較保護或增強層（表層）的應變性能為大，應變測試主要材料（芯層）與保護或增強層（表層）同時斷裂，測得性能指標＜100%，主要材料應變伸長率≥100%。  

根據定義和技術實踐，缺失（一）是復合片材主要材料質劣體現的特性，屬于標準限制范圍；缺失（二）是復合片材約束穩定體現的特性，屬于標準鼓勵范圍。根據定義和復合強度性能指標取值范圍，復合強度不限制上限，可以確定：不存在復合過度的限制。  

顯然，標準限制和鼓勵的范圍，正是標準作用的對象，這是不容忽視、涉及標準權威、標準導向的原則問題，應給予正確表達，使標準科學和符合客觀實際。

表達缺失的主要材料（芯層）應變性能，需要將主要材料（芯層）應變性能與保護或增強層（表層）應變性能區分，采用與1 相同的原則，直接考查或測試主要材料（芯層）應變性能。

范圍 2C 應在測試過程中直接考查確定。范圍2AⅡb應單獨取樣測試，對試樣進行表層斷裂引導，使表層先于芯層斷裂，直接測試主要材料（芯層）應變性能。

由于厚度＜1mm的復合片材受復合效應影響，主要材料（芯層）截面改變比率較大，其應變性能相應下降，其拉斷伸長率性能指標應在100%至400%范圍間。

  

復合片材相關特點：

主要材料芯層實現產品防水功能；

表層保護和增強材料僅是改變主要材料尺寸穩定性和力學特性；

表層保護或增強材料對主要材料的應變性能具有明顯的約束、限制；

應變性能表達與主要材料直接相關；

復合效應相應降低主要材料芯層的應變性能：

厚度小于1mm的產品是復合片材應用的主要部分，占總應用量75％以上。

 

應遵循的基本原則：

測試表達應整體統一：復合片材主要材料的應變性能。  

按照復合片材的定義，復合片材最終由表層保護或增強材料和復合狀態決定整體力學特性。

按照復合片材定義和完全斷裂的規定，其拉斷伸長率的測定實際是表層材料斷裂、對其主要材料應變性能的測定。

當主要材料與表層材料厚度比例較大時，表層材料對主要材料的應變性能約束作用較小，表層材料先行斷裂，測定體現主要材料應變性能。

當主要材料與表層材料厚度比例較小時，表層材料對主要材料的應變性能約束作用較大，表層材料約束主要材料并同時斷裂，測定不體現主要材料應變性能。 

主要材料與表層材料厚度比例較小時，主要材料的厚度較小，復合過程受表層材料的影響較大，主要材料應變性能相應下降。

正確體現主要材料（芯層）應變性能的方法是引導表層材料先行斷裂，測試主要材料應變性能。

主要材料體現復合片材功能，無論復合片材主要材料與表層材料厚度比例大小，應變性能都應測定其主要材料。

如果，復合片材主要材料與表層材料厚度比例大與復合片材主要材料與表層材料厚度比例小反映的是不同的主體內容，則是與復合片材定義相悖的對復合片材應變性能的錯誤表達。

當主要材料與表層材料厚度比例較小時，引導表層材料先行斷裂，實現對復合片材主要材料的考查、測定是可行和必要的。

按照復合片材的構造，復合片材主要材料與表層保護或增強材料受拉應變同時斷裂，應充分考察區分：主要材料與表層材料應變特性相同；主要材料比表層材料應變伸長率較大，受復合約束同時斷裂。受復合約束同時斷裂，測定結果則不反映主要材料的真實應變性能，則需要將表層先行斷裂，直接測試主要材料應變性能。 

 

表層斷裂引導：

在復合片材試樣局部去除部分表層，引導試樣表層測試中在此局部先行斷裂，表層與芯層剝離，以測定片材主要材料的應變性能。在試樣長度方向中間段，將表層材料可剝除部分（約占表層材料的3/5厚度）剝離去除約20mm長，表層材料應在試樣引導部分應變先行斷裂，主要材料應變繼續延伸。

 

結論

1、GB 18173.1-2012 復合片材（FS2）應變性能拉斷伸長率測試規定的方法，厚度＜1mm測試比實際缺少兩方面表達：

（1）主要材料（芯層）應變性能較保護或增強層（表層）的應變性能為小，應變測試主要材料（芯層）先于保護或增強層（表層）斷裂，測得性能指標≥100%，主要材料（芯層）實際應變伸長率＜100%。

（2）主要材料（芯層）應變性能較保護或增強層（表層）的應變性能為大，應變測試主要材料（芯層）與保護或增強層（表層）同時斷裂，測得性能指標＜100%，主要材料實際應變伸長率≥100%。  

2、根據GB 18173.1-2012定義和技術實踐，缺少表達的分別是復合片材主要材料質劣體現的特性（屬于標準限制范圍）和復合片材約束穩定體現的特性（屬于標準鼓勵范圍）。

3、按照標準作用和導向原則，GB 18173.1-2012 復合片材（FS2）應變性能拉斷伸長率測試規定的方法，厚度＜1mm測試比實際缺少的兩方面表達，均應給予正確表達。

4、GB 18173.1-2012 復合片材（FS2）應變性能拉斷伸長率測試規定的方法，厚度＜1mm測試比實際缺少的兩方面表達，正確表達的方法是通過表層斷裂引導，直接測試片材主要材料（芯層）應變性能拉斷伸長率。

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