Приложение А (обязательное). Методика испытаний образцов, вырезанных из готовой панели, а также из плит минеральной ваты

Приложение А
(обязательное)

Методика
испытаний образцов, вырезанных из готовой панели, а также из плит минеральной ваты

А.1 Применяемое оборудование и условия проведения испытаний

А.1.1 Испытания проводят на серийных испытательных разрывных машинах с механическим и гидравлическим приводами. Точность измеряемых параметров должна быть не менее 1 % предельного значения усилий и деформации, воспринимаемых образцом. Скорость перемещения захватов машины - от 5 до 25 мм/мин или 0,1 h/мин (h - высота образца, мм). Испытание продолжают до разрушения образца (см. А.3.1.3).

А.1.2 При измерении образцов и в ходе испытаний должен быть использован следующий измерительный инструмент:

- штангенциркуль с пределом допускаемой погрешности измерений  0,1 мм по ГОСТ 166;

- металлическая линейка по ГОСТ 427 или металлическая рулетка с ценой деления 1 мм по ГОСТ 7502 с точностью измерения  1 мм;

- индикатор часового типа по ГОСТ 577 с ценой деления 0,1 мм.

А.1.3 Испытания проводят в отапливаемом помещении с температурой воздуха (22  5) °С и относительной влажностью (50  5) %.

А.1.4 Оборудование и приборы подвергают систематическим поверкам согласно документально подтвержденным методикам. Калибровку и/или поверку оборудования или образцов для испытаний проводят с использованием эталонных образцов (стандартов).

А.2 Подготовка образцов для испытаний

А.2.1 Для подготовки образцов отбирают изготовленную в составе партии панель длиной 3000 мм. До начала испытаний панель в течение 24 ч должна быть выдержана в помещении с температурой воздуха (22  5) °С и относительной влажностью (50  5) %.

А.2.2 Резку панели следует выполнять механической ленточной пилой или лобзиком с мелкозубым полотном (не допускается использование угловой шлифовальной машины с абразивным кругом). Рекомендуется поместить панель между двумя кусками фанеры или аналогичного материала, чтобы снизить вибрацию во время процесса резки. После резки образцы должны быть тщательно проконтролированы. Образцы, показывающие очевидное расслоение, вызванное резкой, должны быть отбракованы (максимум до 30 % образцов, нарезанных для любой партии испытаний). Образцы вырезают из центральной части панели, у которой обрезаны зоны продольного стыка на ширину 100 мм. У кровельных панелей с глубоким профилированием облицовки образцы вырезают из сечения с преобладающей толщиной. Зона продольного ступенчатого стыка ламелей также должна быть вырезана на длине 200 мм. Зону стыка ламелей и продольных кромок не используют.

Схема раскроя панели приведена на рисунке А.1.

1 - зона вырезки образца для испытаний прочности на поперечный изгиб; 2 - зона вырезки образца для испытаний прочности на сжатие; 3 - зона вырезки образца для испытания прочности на растяжение; 4 - зона вырезки образца для определения физических свойств сердечника (объемная масса, влага- и водопоглощение, теплопроводность и др.)

Рисунок А.1 - Схема вырезки образцов из кровельной панели

А.2.3 Образцы для испытаний должны иметь форму строго прямоугольного параллелепипеда. Образцы для испытаний на сжатие или растяжение должны иметь основание квадратной формы с размерами сторон b x h, где 100  b < h (мм), но не менее 100 мм (см. рисунок А.1). Для кровельных панелей толщиной более 180 мм такие образцы в основании могут иметь прямоугольную форму. Призматические образцы для испытаний на поперечный изгиб должны иметь в своем поперечном сечении не менее двух ламелей. Призматические образцы для испытаний на поперечный изгиб должны быть шириной 250 мм и длиной 1100 мм.

А.2.4 После изготовления с поверхности образцов должны быть удалены продукты резки в виде металлической стружки и пыли от минеральной ваты, поверхности реза обшивок следует зачистить от заусенцев. Образцы должны быть промаркированы.

А.2.5 Образцы не должны иметь видимых дефектов: трещин, расслаиваний, раковин, вмятин, вырывов, отслоения обшивки. Сердечник должен быть однородным и не должен иметь щелей между смежными ламелями. К испытаниям не допускаются образцы с отслоением или явным непроклеем между обшивкой и сердечником.

А.2.6 Предельные отклонения размеров поперечного сечения и основания образцов, предназначенных для испытаний на сжатие, растяжение и поперечный изгиб, должны быть не более  1 мм. Предельные отклонения длины образца для испытания на поперечный изгиб должны быть не более  10 мм.

А.2.7 При вычислениях размеры поперечного сечения образцов следует определять с точностью до 1 мм.

А.3 Проведение испытаний и обработка их результатов

А.3.1 Определение предела прочности образцов на сжатие

А.3.1.1 Определение прочности образцов на сжатие, характеризующееся максимальным сжимающим напряжением, при котором начинается разрушение образца, проводят с регистрацией максимальной нагрузки и деформаций образца в момент разрушения. Испытательную нагрузку прикладывают перпендикулярно к металлическим облицовкам образца.

А.3.1.2 Для испытания используют устройство, конструкция приспособления которого показана на рисунке А.2. Конструкция должна быть достаточно жесткой, не допускающей деформации от приложенных нагрузок.

а - схема нагружения образца с использованием подвешенной траверсы рамной конструкции	б - схема нагружения образца с использованием траверсы

1 - испытуемый образец; 2 - верхняя траверса испытательной машины; 3 - нижняя траверса; 4 - шарнирная опора; 5 - рама машины

Рисунок А.2 - Устройство для испытаний на сжатие

А.3.1.3 Перед проведением испытаний образцов на сжатие, как и при испытании образцов на другие виды нагрузки, следует провести предварительное нагружение образца от 200 до 300 Па с последующей разгрузкой. Нагрузку при проведении испытаний повышают в равномерном режиме со снятием диаграммы нагрузка - деформация. Скорость перемещения захватов машины - от 5 до 25 мм/мин или 0,1 h/мин (h - высота образца, мм). Испытание продолжают до разрушения образца. Нагрузку, зафиксированную в этот момент, принимают за разрушающую нагрузку.

А.3.2 Определение предела прочности образцов на растяжение

А.3.2.1 Определение предела прочности образца на растяжение проводят до его полного разрушения при приложении нагрузки перпендикулярно к металлическим облицовкам образца. При испытании регистрируют максимальную разрушающую нагрузку и деформацию образца. В процессе испытаний контролируют состояние клеевого слоя. Образец должен разрушиться по слою минеральной ваты. Если образец разрушается по клеевому слою, считают, что он не выдержал испытаний.

А.3.2.2 Рекомендуемые конструкции приспособлений показаны на рисунке А.3. Конструкция должна быть достаточно жесткой, не допускающей деформации от приложенных нагрузок. Устройство закрепляют в захватах испытательной машины.

1 - испытуемый образец; 2 - места приклеивания образца к пластинам испытательного устройства; 3 - стальной шарнир

Рисунок А.3 - Схема устройства для испытания образцов на растяжение

А.3.2.3 Облицовки образцов с плоскими поверхностями должны быть приклеены к пластинам испытательного приспособления. Слой клея не должен усиливать или повреждать поверхности испытуемого образца. Рекомендуется выбирать режим и температуру приклеивания в соответствии с условиями при приклеивании обшивок в процессе производства. При наличии на поверхности облицовок мелкой гофрировки допускается выравнивать поверхность слоем клея.

А.3.2.4 Устройство с вклеенным образцом закрепляют в захватах машины так, чтобы оси образца и приложения нагрузки машиной совпадали. К образцу прикладывают нагрузку в равномерном режиме со скоростью перемещения захватов в пределах от 2,5 до 12,5 мм/мин или 0,05 h/мин (h - высота образца, мм). Испытание считают состоявшимся, если произошло разрушение образца по материалу сердечника или комбинированное разрушение с присутствием части адгезионного разрыва. Нагрузку, зафиксированную в этот момент, принимают за разрушающую нагрузку.

Если задачей испытания является определение и других параметров многослойного образца, в процессе испытаний строят диаграмму нагрузка - деформация (см. рисунок А.6).

А.3.3 Определение предела прочности на сдвиг образца при поперечном изгибе

А.3.3.1 Определение предела прочности многослойного образца на сдвиг проводят при четырехточечном изгибе по схеме, приведенной на рисунке А.4. Предпочтительная схема нагружения L/4.

А.3.3.2 Испытуемый образец устанавливают на неподвижной траверсе. Образец нагружают равномерно возрастающей нагрузкой со скоростью перемещения в пределах от 1,5 до 3 мм/мин. Испытание продолжают до разрушения образца или до прекращения роста нагрузки при перемещении траверсы. Признаками разрушения являются сдвиг и разрушение волокон сердечника или локальное отслоение стальных обшивок в зоне приложения нагрузки к образцу. Для получения достоверных результатов по сдвиговой прочности образцов разрушение должно проходить по схеме, показанной на рисунке А.5. Если при разрушении наблюдается локальное разрушение сердечника в месте приложения нагрузки, следует увеличить ширину деревянных прокладок.

1 - испытуемый образец; 2 - опорная поверхность; 3 - распределительная балка; 4 - стальные цилиндрические опоры, R = 15 мм; 5 - прокладки, одна из которых стальная сечением 5 х 60 х b мм; другая - деревянная или фанерная сечением 15 х 60 х b мм; b - ширина образца, мм; d - толщина, измеренная между центральными осями облицовок, мм; h - первоначальная толщина образца панели, мм

Рисунок А.4 - Схема испытания образца на поперечный изгиб

1 - место разрушения образца

Рисунок А.5 - Типичная схема разрушения сердечника от сдвига

А.4 Обработка результатов испытаний

А.4.1 При испытании образцов на сжатие обязательно записывают диаграмму нагрузка - деформация. Примеры диаграмм нагрузка - деформация при сжатии (растяжении) показаны на рисунке А.6.

1 - нагрузка; 2 - деформация; F _p - сила, соответствующая предварительному нагружению; F _x - линейное значение силы, соответствующее определенной деформации; F _m - максимальная сила при разрушении; w _x - линейная деформация образца; w _m - деформация образца при действии максимальной силы; w - условная деформация образца при действии максимальной силы; - угол наклона условного прямолинейного участка диаграммы

Рисунок А.6 - Примеры диаграмм нагрузка - деформация при сжатии (растяжении)

А.4.2 По результатам испытаний определяют:

А.4.2.1 Предел прочности образца панели при сжатии , Н/мм ², по формуле

,

(А.1)

где F _m - максимальная сила при разрушении, Н;

А - площадь поперечного сечения образца, мм ².

При необходимости вычисляют также относительную деформацию , %, при максимальной нагрузке

,

(А.2)

где w _m - деформация образца при действии максимальной силы, мм;

h - первоначальная высота образца панели, мм.

А.4.2.2 Модуль упругости при сжатии E _с, Н/мм ², определяют по формуле

.

(A.3)

A.4.2.3 Предел прочности образца панели при растяжении , Н/мм ², определяют по формуле

,

(А.4)

где F _m - максимальная сила при разрушении, Н;

А - площадь поперечного сечения образца, мм ².

При необходимости вычисляют также относительную деформацию , %, при максимальной нагрузке [см. формулу (А.2)].

А.4.2.4 Модуль упругости при растяжении E _p, Н/мм ², определяют по формуле

.

(А.5)

Средний модуль упругости по результатам испытаний E _s, Н/мм ², определяют по формуле

.

(А.6)

А.4.2.5 Предел прочности сдвига , Н/мм ², сердечника образцов панелей при четырехточечном поперечном изгибе определяют по формуле

,

(А.7)

где F _m - максимальная сила при разрушении, Н;

b - ширина образца, мм;

d - толщина, измеренная между центральными осями обшивок, мм.

,

(А.8)

где с - толщина материала сердечника, мм;

t - толщина металлических облицовок, мм.

Или (т.к. толщины наружной и внутренней облицовок не всегда одинаковы)

,

(А.9)

где с - толщина материала сердечника, мм;

t ₁, t ₂ - толщины наружной и внутренней металлических облицовок соответственно, мм.

А.4.2.6 При вычислении модуля сдвига материала сердечника принимают, что деформация w складывается из деформации от изгиба образца панели w _B и деформации w _S, вызванной сдвигом сердечника,

,

(А.10)

где w _B - деформация по центру образца многослойного материала от изгибающего момента;

w _S - деформация образца многослойного материала, вызванная сдвигом сердечника.

Основываясь на этой предпосылке и диаграмме нагрузка - деформация, вычисляют модуль сдвига сердечника G _c, Н/мм ² (модули сдвига определяют для толщин от 100 мм ввиду незначительности влияния жесткости облицовок):

- при приложении нагрузки на расстоянии 1/3 от пролета

;

(А.11)

- при приложении нагрузки на расстоянии 1/4 от пролета

,

(А.12)

где - приращение нагрузки, Н, определяемое по диаграмме нагрузка - деформация (см. рисунок А.6):

,

(А.13)

где L - длина пролета образца между центрами опор, мм;

b и с - высота и толщина материала сердечника соответственно, мм;

- приращение деформации от сдвига в среднем сечении пролета при приращении нагрузки :

,

(А.14)

где - суммарная деформация образца, вызванная приращением нагрузки, мм;

- деформация образца от изгибающего момента, мм, определяемая по формулам:

- при приложении нагрузки на расстоянии 1/3 пролета

;

(А.15)

- при приложении нагрузки на расстоянии 1/4 пролета

,

(А.16)

где B _s - теоретическая жесткость на изгиб трехслойного материала образца, Н/мм ², при равных по толщине плоских или слабо профилированных металлических обшивках, определяемая по формуле

,

(А.17)

где E _f1, E _f2 - модуль упругости стальных обшивок, Н/мм ²;

А _f1 - измеренная площадь поперечного сечения верхней стальной облицовки, мм ²;

A _f2 - измеренная площадь поперечного сечения нижней стальной облицовки, мм ²;

d - высота, измеренная между центральными осями облицовок, мм.

А.5 Определение нормативных значений по результатам испытаний

Определение нормативных значений экспериментальных величин следует проводить в соответствии с рекомендациями, изложенными в В.7.3 приложения В.

А.6 Отчет об испытаниях

А.6.1 При проведении испытаний ведут журнал, в который включают условия проведения испытаний (время, температуру, влажность), характеристики образцов, их маркировку, скорость приложения нагрузки, разрушающую нагрузку, описание характера разрушения, показания приборов.

А.6.2 Результаты испытаний оформляют протоколом, в котором указывают:

- описание образцов для испытаний материала сердечника, обшивок, клея;

- дату изготовления, номер партии, технологические режимы изготовления;

- тип и технические данные испытательного оборудования;

- размеры образцов для испытаний, ориентацию волокон сердечника;

- температуру и относительную влажность воздуха в помещении во время испытаний;

- число образцов, подвергнутых испытанию;

- вид и дату испытаний;

- значение каждого вида прочности в группе одинаковых образцов;

- среднеарифметическое значение прочностных характеристик;

- описание вида разрушения;

- диаграммы нагрузка - деформация, если необходимо;

- наименование и адрес лаборатории, в которой проводились испытания;

- должности и фамилии лиц, проводивших испытания.