测厚仪毕业论文

杭州湾跨海大桥（以下简称大桥）全长36公里，其中跨越海域约32公里。大桥主体结构除南、北航道的钢箱梁外，其余均为混凝土结构，混凝土用量近250 万立方米。而杭州湾为世界三大强潮海湾之一，在自然条件方面，受风、流、潮、气的影响比较大，腐蚀环境比较恶劣[1]。特别是处于潮差区和浪溅区的大桥承台，由于氯离子侵蚀严重，且海水富含氧气，腐蚀相当严重，因此采取防腐措施显得尤为重要。涂层防护是一种保护钢筋混凝土结构较为方便和实用的方法，涂层的致密性远远大于混凝土结构，相当于大大增加了钢筋混凝土层的厚度，从而有效地阻止氯离子、氧气、二氧化碳和海水等腐蚀介质浸入。为了确保大桥的涂装质量，指挥部在选择涂料供应商和考察涂装效果时，在潮差区进行了现场涂装试验。有10 多家单位参加了试验，但现场涂装效果总体不够理想，仅少数试验性能达到要求，大多数试验片效果不好，有的试验片涂装不久后涂层就出现脱落现象。我单位的现场涂装效果比较理想，试验室检测性能优异，被选中为大桥涂Ⅰ、涂Ⅱ标段提供涂料，并且实际涂装效果很好。众所周知，提供性能优异的涂料和严格的施工工艺过程是确保涂装质量的两大关键因素。而大桥海中承台的表湿区涂装条件更为苛刻，可涂装时间短、表面含水率高、涂层不能在大气中彻底固化、施工环境恶劣等等因素影响着涂装效果。因此，系统地介绍大桥海中承台表面涂层质量控制对确保潮差区混凝土结构涂装质量具有十分重要的意义。1 腐蚀环境特点和涂层体系设计 腐蚀环境特点杭州湾腐蚀环境属于海洋腐蚀环境，氯离子渗透危害严重，夏季氯离子含量为5602～5864mg/L，冬季氯离子含量约为8220mg/L，而且海水溶解氧浓度约为～，属于富氧环境[1]。海水中氯离子含量较大，当含氯离子的溶液侵入砼中时,通常生成Friedel 盐C3A·CaCl2·H10，Friedel 盐会产生破坏性膨胀。在氯盐的作用下，水泥砼中不稳定产物可生成水化氯铝酸钙，固相体积可增大2 倍多[2]。同时，当氯离子渗透到钢筋表面时，钢筋表面局部的保护膜被破坏，使其成为活化态。在氧和水充足的条件下，活化的钢筋表面形成小阳极，未活化的钢筋表面成为阴极，发生电化学腐蚀从而使阳极金属铁被溶解，形成腐蚀坑。腐蚀过程主要涉及下列化学反应式：Fe2++2Cl-+2H2O ＝ Fe(OH)2+2HCl4Fe(OH)2+O2+2H2O ＝ 4Fe(OH)3(铁锈)Fe(OH)3若继续失水就形成水化氧化物FeOH(即为红锈)，一部分氧化不完全的就变成Fe3O4(即为黑锈)，在钢筋表面形成锈层。由于铁锈层呈多孔状，即使锈层较厚，其阻挡进一步腐蚀的效果也不明显，因而腐蚀将不断向内部发展。因此，抗氯离子渗透性是衡量涂层性能的重要指标。杭州湾为世界三大强潮海湾之一。在自然条件方面，受台风、热带风暴影响较大；平均水流速，实测最大流速5 m/s 以上，粉砂含量高，最高含沙量为 kg/m3，平均含沙量 kg/m3，潮流紊乱，冲刷严重 [1]。因此，涂层的附着力和耐磨性也是衡量涂层性能的重要指标。 涂层体系设计根据杭州湾跨海大桥的设计使用年限、环境状况以及《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ 275-2000）中的设计涂层系统要求，《杭州湾跨海大桥混凝土结构表面防腐涂装工程涂料采购（供应商）》招标文件上明确了表湿区混凝土表面涂层配套体系[3，4（] 见表1）。注：底层干膜平均厚度不大于50μm，底层和中间层干膜总平均厚度为310μm。 涂层性能要求根据《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ275-2000）对涂层性能基本要求，《杭州湾跨海大桥混凝土结构表面防腐涂装工程涂料采购（供应商）》招标文件上明确了表湿区混凝土表面涂层性能要求（见表2）。注：1. 涂层性能试验按涂层系统设计的底层＋中间层＋面层复合涂层组成。2. 涂层的耐老化性系采用涂装过的尺寸为70mm×70mm × 20mm 的砂浆试件，按现行国家标准《色漆和清漆—人工气候老化和人工辐射暴露（滤过的氙弧辐射）》（GB/T 1865-1997）测定。3. 涂层的耐碱性、涂层抗氯离子渗透性、涂层与混凝土表面的粘结强度，按现行行业标准《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ275-2000）附录C 的混凝土涂层试验方法测定。2 涂料产品质量控制大桥承台处于潮差区，混凝土表面常处于潮湿状态，混凝土露出水面可涂装的时间短，因此，要求采用的涂料应具有湿固化、快固结和附着力强的性能。 同时，所选用的配套涂料之间应有良好的相容性。因此，选择性能满足要求的涂料是整个涂装工程的基础，是防腐涂装成败的关键因素，涂料选择应满足以下主要要求：（1）封闭底漆应具有对潮湿混凝土基面良好的润湿铺展性，保证封闭涂料的高渗透性，从而增强混凝土表面的强度，提高涂层附着力，使其具有足够的能力抵抗来自背面的水压，以防止涂膜起泡和脱落。（2）所选涂料要有一定的固化速度，以便在潮差期内获得一定的漆膜强度，抵抗潮水的冲刷，并且漆膜在水下固化性能基本上不受影响。（3）涂层面漆应有较高的耐候性，在有效保护期内，面漆的粉化减薄速度较小；面漆还应具有较高的耐磨性，以抵抗含砂海水的冲刷。（4）涂层体系应具有优异的屏蔽效果，可以有效地抵抗氯离子、氧气、二氧化碳等腐蚀介质的渗透。（5）涂层体系应具有优异的附着力、韧性和抗冲击性能，从而有效地抵抗背水压以避免起泡，并能有效地抵抗混凝土的伸缩性。根据上述要求，我公司选用881-S01湿固化环氧封闭漆、881-S02湿固化厚浆型环氧涂料、881-Y01丙烯酸聚氨酯面漆组成了表湿区的涂层配套体系，涂层体系性能数据见国家涂料质量监督检验中心出具的检验报告（见表3）[5]。从表3可以看出，抗氯离子渗透性的检验结果比技术指标小约200 多倍，说明涂层体系抗渗透性非常好，从而能有效地阻止氯离子、氧气、二氧化碳和海水等腐蚀介质对混凝土结构的腐蚀。粘结强度的检验结果比技术指标大2 倍多，耐磨性也远远小于技术指标，说明涂层体系能更好地抵抗含沙量高的海水冲刷。同时，从人工气候老化检验结果可以看出，涂层体系耐老化性能优异。因此，从上述数据可以看出我单位选择的涂层体系完全能满足大桥涂装的特殊要求。3 施工质量控制 施工工艺流程。施工工艺流程图见图1。 涂装工艺关键控制因素为达到优质的涂装工程，仅依靠优质的材料是远远不够的，涂装工艺过程控制起着更加重要的作用, 因此涂装工艺关键控制因素如下：（1）采用高压淡水（压力不小于20MPa）清洁待涂混凝土表面，彻底除去混凝土表面上的不牢灰浆、尖角、碎屑、海生物、苔藓、油污等污染物及其它松散附着物。对施工接缝处和表面的一些蜂窝进行涂装前的预处理。在施工现场发现这些部位不断有水渗出，这些明水的存在对涂层防护是非常不利的，也是造成涂层起泡、脱落的主要因素。（2）采用外加热源或压缩空气除去残留在混凝土表面上的水珠、水迹，必要时可用棉布、海绵等吸湿工具抹去，涂装前的混凝土表面应无流水、渗水现象，尽可能使混凝土呈表干状态。虽然封闭底漆具有湿固化功能，但是潮湿的基面影响涂料的渗透性，从而影响附着力。（3）每道涂装前均要注意对漏涂的孔洞进行补涂。现场许多完工的试验片存在孔洞，有的孔洞直达混凝土表面，施工现场发现不断有水缓慢渗出。这样的涂装短期会影响防腐效果，长期还会造成涂层附着力下降，甚至脱落，导致防腐失败。（4）涂装下一道涂料前，应对上一道涂层进行表面清洁，使用饮用水彻底除去涂层表面的盐分、泥尘、油污等污染物，可用清洁剂清除油污。如上一道涂层太光滑影响下一道涂层的粘结强度，应对上一道涂层进行打毛处理。（5）要按规定的比例混合涂料，用机械式搅拌器搅拌3min 分钟以上。涂料混合均匀后，必经过熟化才能使用，配好的涂料必须在规定的适用期内使用，超过了适用期的涂料不得继续使用。表湿区涂装完毕后，涂膜在空气中固化时间应不少于。4 涂装质量检验 过程检验 产品检验涂装前核实涂料品种和数量，所用涂料应有出厂证明文件，且在有效期内使用。 施工过程检验施工过程中，按产品说明、推荐施工工艺、设计要求的涂装道数和涂膜厚度进行施工，随时用湿膜厚度规检查涂层湿膜厚度，以控制涂层的最终厚度及其均匀性。 涂料用量检验控制涂料实际用量是保证涂膜厚度和涂装的重要因素，涂料实际用量的计算方法如下：假设：第一：选择上下游两个承台作为一个具有代表性的参考涂装面积，准确计算出涂装的实际面积为X m2；第二：准确称出未使用时涂装容器和涂装工具的重量为a kg；第三：准确计算出调配涂料的重量为b kg；第四：在每个桥墩随机测出具有代表性的30 个点的湿漆膜的厚度为c μm；第五：每道漆涂装完毕后，立刻称出涂装容器和涂装工具的重量为d kg；第六：涂料的比重为e。计算：第一步：计算每道漆的要求湿膜厚度c：c=（干膜厚度÷体积固含量）×（1+稀释剂用量百分比）第二步：计算涂料的实际涂装用量Y：Y=X ×(c ÷ 106)× e第三步：环境损耗油漆量Z：Z=（a+b）－ d － Y第四步：计算出符合涂装要求的X面积实际需要的漆量W：W=（d-a）+Y+Z第五步：计算出涂料的损耗系数f：f=W ÷涂料理论用量说明：①环境损耗漆量Z与当时的实际涂装环境有密切的关系，将来实际涂装时的施工环境与实验时的施工环境有差别，因此必须参考实验时的环境损耗油漆量Z，对实际涂装时的环境损耗油漆量作出相应的调整。②如果实际涂装时涂装工具与实验时的涂装工具不同时，相应的油漆损耗也要作出相应的调整。根据上述计算公式计算出的损耗系数f，可以计算出涂料的实际用量，从而控制涂料的实际用量。 涂层检验 涂层厚度检验涂层厚度是保证涂层体系设计寿命的关键因素，涂层的厚度控制与检验通常有下列几种方法：（1）湿膜测试法。此法局限性在于：由于混凝土表面的不平整以及施工条件的不同（比如气温高、有风的天气溶剂挥发快，反之溶剂挥发慢，同一湿膜在不同条件下测得结果可能不相同），导致湿膜测试法不准确。但湿膜测试法可以检测涂膜是否均匀，这是湿膜测试法的可取之处。（2）挂片对比测试法。此法局限性在于：由于现场监督不严或涂装工艺不同，有可能出现挂片比实际的混凝土面多涂的现象，所以此法也有可能不准确。（3）涂料用量控制法。此法局限性在于：由于无法控制涂料的使用情况，不能保证涂料完全用于涂装，所以此法也有可能不准确。但只要对涂料使用情况进行有力的监督，是可以保证涂层厚度的。（4）测厚仪测试法。此法局限性在于：由于测厚仪对基材的平整度非常敏感，而混凝土表面本身很不平整，所以此法测量的结果也不准确。鉴于以上各种测试方法的局限性，综合考虑认为用湿膜测试法、测厚仪测试法和涂料用量控制法相结合的方法是比较准确的方法。因为只要加强涂料使用情况的监督，可以通过涂料用量控制法保证涂层的厚度，又通过湿膜测试法可以控制涂膜的均匀性，以保证涂层的质量。 涂层体系粘结强度检验测定涂层系统的粘结强度。涂层经7d 自然养护后，用拉脱式涂层粘结强度测定仪测定涂层系统的粘结强度。以测点的粘结强度算术平均值为涂层系统的粘结强度代表值。涂层系统的粘结强度代表值应不小于，最小粘结强度测点值应不小于。涂层粘结强度测定后，应立即观察铝合金铆钉头型圆盘座的底面粘结物的情况，如果底面有75% 以上的面积粘附着涂层或混凝土，则试验数据有效。如果底面少于75% 的面积粘附着涂层或混凝土，而且粘结强度小于，则可在该测点的附近涂层面上重做粘结强度检测。如果涂层粘结强度不能达到 时，可在原检测点附近涂层面上，按加倍测点数量重做涂层粘结强度检测。如仍不合格，涂装施工应返工。 涂层外观检验涂装后应进行涂层外观目视检查。涂层厚度和色泽应均匀、无气泡、无针孔、无裂缝等缺陷。5 结束语混凝土表面防护虽然是辅助性防护措施，但它的防护机理就是物理隔绝腐蚀介质，与增加钢筋的混凝土保护层厚度是同样道理。因此，只要选材合理，施工过程控制到位，就能够取得理想的防护效果。参考文献：[1] 《杭州湾跨海大桥混凝土涂层防腐蚀技术文件》.[2] 梁定．跨海和沿海桥梁钢筋砼腐蚀与防腐。公路与海运，2003，10：60-62．[3]《杭州湾跨海大桥混凝土结构表面防腐涂装工程涂料采购（供应商）》招标文件.[4] 海港工程混凝土结构防腐技术规范》（JTJ 275-2000）.[5]《国家涂料质量监督检验中心检验报告》（TW06998-5W1、TW06998-5W3、TW06998-5L1）.

随着科学技术的飞速发展，塑料制品已经广泛应用到国民生产和生活的各个层面[1]，下面是我整理的关于塑料拉伸性能测定技术论文，希望你能从中得到感悟!

拉伸速度对塑料拉伸屈服应力的影响

[摘 要]本文采用国家标准GB/T1040-2006对聚丙烯树脂进行了拉伸屈服应力的实验，研究不同拉伸速度下的拉伸屈服应力，并确定了最佳的拉伸实验速度为50 mm/min。同时对比了实验样条进行状态调节和未进行状态的拉伸屈服应力的差距。

[关键词]拉伸屈服应力 实验速度 状态调节

中图分类号：U958 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)22-0278-02

1.前言

随着科学技术的飞速发展，特别是聚烯烃工业的发展，塑料制品已经广泛应用到国民生产和生活的各个层面[1]，那么对塑料的各种性能进行严格的测试就显得非常重要，根据不同测试项目的结果可以判定该种塑料适合用于生产哪种类型的产品。其中力学性能是一个很重要的方面，包括拉伸、弯曲、冲击、压缩、撕裂性能等。而影响塑料拉伸性能试验结果的因素有很多，内在因素有塑料组分变化、分子量大小及分布、分子结构、分子取向程度和内部缺陷等，外在原因有试验仪器、试样的制备与处理、试验环境、试验参数、操作过程、数据处理和人为因素等[2]。

力学性能是结构材料最重要的使用性能，拉伸实验是应用最广泛也是最基础的力学性能实验方法。拉伸性能会随着样品厚度、制备方法、试验速度、夹具种类和拉伸度测量方法等因素的变化而变化[3]。对于不同的材料，试验速度对性能的影响不同，铝及其合金受拉伸速度的影响较小，软钢、不锈钢受拉伸速度的影响较大，试验速度增加，则强度性能指标升高，延伸性能指标降低;反之，强度性能与延伸性能指标的变化与上述相反[4]，而聚烯烃树脂的拉伸性能受拉伸速度的影响特别大，尤其是对拉伸屈服应力的影响最大，这是因为塑料属于粘弹性材料，其应力松弛过程与变形速率紧密相关，需要一个时间过程。

从分子运动机理角度来说，聚合物的拉伸过程包括弹性形变、屈服、应变软化、冷拉、应变硬化和断裂。屈服即是在应力作用下链段开始运动，因为链段运动是松弛过程，外力的作用使松弛时间下降，若链段运动的松弛时间与外力作用速度相适应，材料在断裂前可发生屈服，出现强迫高弹性，则表现为韧性断裂。若外力作用时间短，链段的松弛跟不上外力作用速度，为是材料屈服需要更大的外力，材料的屈服强度提高，材料在断裂前不发生屈服，则表现为脆性断裂。本文即主要研究实验速度对拉伸屈服应力的影响。

在材料拉伸或压缩过程中，当应力达到一定值时，应力有微小的增加，而应变却急剧增长的现象，称为屈服，使材料发生屈服时的正应力就是材料的屈服应力。

根据拉伸试验测出的应力、应变对应值，可绘制应力一应变曲线。从曲线上可得到材料的各项拉伸性能指标值。曲线下方所包括的面积代表材料的拉伸破坏能。它与材料的强度和韧性相关。强而韧的材料 ，拉伸破坏能大 ，使用性能也佳。不同类型的高分子材料的应力-应变曲线是不同，拉伸屈服应力的大小也不一样。典型的聚合物拉伸应力-应变曲线如图1所示。

在应力-应变曲线上，以屈服点为界划分为两个区域。屈服点之前是弹性区，即除去应力后材料能恢复原状，并在大部分该区域内符合虎克定律。屈服点之后是塑性区，即材料产生永久性变形，不再恢复原状。

根据拉伸过程中屈服点的表现，伸长率的大小以及其断裂情况，应力-应变曲线大致可分为如图2所示的五种类型：①软而弱;②硬而脆;③硬而强;④软而强;⑤硬而韧。

所谓的“软”和“硬”是用于区分模量的低或高，“弱”和“强”是指强度的大小，“脆”是指无屈服现象而且断裂伸长很小，“韧”是指断裂伸长和断裂应力都较高的情况。聚丙烯树脂和聚乙烯树脂就属于韧性材料，它们的拉伸应力-应变曲线就是图2中的第5种。从图2可以看出并不是所有的聚合物都有屈服点的，这也就说明不同类型的聚合物其拉伸屈服应力是不同的，有的甚至没用拉伸屈服应力。

2.实验方法

样品制备

本实验按照国家标准GB/T1040-2006[5]的要求对聚丙烯树脂进行了拉伸屈服应力的实验。实验所用的原料是神华包头煤化工有限责任公司生产的聚丙烯粒料，牌号是L5E89。样品制备所用的仪器是克劳斯玛菲注塑机，注塑温度为230℃，模温机温度是40℃，保压压力是60巴，保压时间是30秒，冷却时间是25秒。所用的模具是P003955/06。注塑成型的样品的尺寸是150 mm×10mm×4mm(平均值)，属于GB/T1040-2006中的Ⅰ型试样。对注塑成型的样条进行严格的挑选，保证样条的表面和边缘无划痕、黑点、空洞、凹陷和毛刺，样条应无扭曲，相邻的平面要相互垂直。样条的数量要足够多，保证每种试验参数下至少有10个合格的样条来进行平行试验。

样品进行状态调节

按照GB/T2918-1998[6]规定，将样品放在23℃，相对湿度为50%RH的恒温恒湿箱内状态调节48小时后再进行拉伸试验。

样品进行拉伸试验

拉伸实验所用的仪器是美国Instron公司的Bluehill万能试验机，根据GB/T 1040-2006，热塑性增强塑料的实验速度有B、C、D、E、F，即2 mm/min、5 mm/min 10 mm/min、20 mm/min 和50 mm/min，每种速度下都测试了10个样条，而且测试时操作方法要保持一致。测试前用游标卡尺在样条中心位置附近取三个点准确测得样条的宽度，取其平均值作为最终代入计算的数值，用测厚仪在样条中心位置附近取三个点准确测得样条的厚度，取其平均值作为最终代入计算的数值。在夹持样条时为了保证结果的平行性，要求样条上面有数字的一面正对着操作者，样条的切口端朝下。在样条的同一位置画好标线以保证每个样条的夹持位置是一致的。将样条放到夹具中时，要保证使样条的长轴线与试验机轴线在同一条直线上。从试验结果中发现在拉伸速度为2 mm/min和5 mm/min时，样品未被拉断，而且结果差距很大，故将这两个速度下的实验结果舍去，不参与讨论。 3.实验结果与讨论

速度对拉伸屈服应力的影响

不同实验速度下的拉伸屈服应力见表1。

每种实验速度下测试了15个样品，将实验结果相差比较大的舍弃，最终选取重复性很好的10个结果进行讨论，上述条件下的结果的标准偏差(RSD)分别为：，和，均小于5%，所以实验结果是可取的。综上所述，随着拉伸速度的增加，样品的拉伸屈服应力是逐渐增加的。对于GB/T1040-2006中的Ⅰ型试样来说，最佳的拉伸速度是50 mm/min。

状态调节对拉伸屈服应力的影响

未进行状态调节和进行状态调节的样品的拉伸屈服应力见表2。

根据GB/T2918-1998规定，将样品放在23℃，相对湿度为50%RH的恒温恒湿箱内状态调节48小时。实验速度为20 mm/min和50 mm/min。每种测试条件下均测试了10个样品，将实验结果相差比较大的舍弃，最终选取重复性很好的5个结果进行讨论，上述条件下的结果的标准偏差(RSD)分别为：，，和，均小于5%，所以实验结果是可信的。从实验结果可以看出，状态调节后的样品的拉伸屈服应力明显的比为进行状态调节的样品的拉伸屈服应力要大。

4.结论

相同条件下，拉伸速度越大，样品的拉伸屈服应力越大。对于GB/T1040-2006中的Ⅰ型试样来说，最佳的拉伸速度是50 mm/min。样品经过状态调节后其拉伸屈服应力增大。

对于本公司生产的聚丙烯树脂的拉伸性能测试，要求拉伸实验的样条应该在注塑成型后进行状态调节48小时后再进行测试，测试的最佳速度为50 mm/min。

参考文献

[1] 周祥兴，郁文娟，张惠曦等.实用塑料包装制品手册.中国工业出版社，2000.

[2] 张怀志，阎功臣，景丽荣等.影响塑料拉伸试验结果的因素.工程塑料应用，2005年，第33卷，第10期.

[3] 王超先，蔡春飞.塑料拉伸屈服应力不确定度的评定.理化检验-物理分册，2004，7(40)：341-343.

[4] 陆文华.影响拉伸试验结果的主要因素，广东交通职业技术学院学报，2004年12月第4期.

[5] 国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会发布.GB/T1040-2006塑料 拉伸性能的测定[M].北京：中国标准出版社，2007.

[6] 国家质量技术监督局发布.GB/T2918-1998塑料试样状态调节和试验的标准环境[M].北京：中国标准出版社，1998.

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