Приложение ДБ (справочное). Оригинальный текст модифицированных структурных элементов

Приложение ДБ
(справочное)

Оригинальный текст модифицированных структурных элементов

ДБ.1

1.1 Настоящий метод испытания описывает оборудование и порядок оценки предела прочности на отрыв слоистых систем из полимеров, армированных волокнами (ПАВ), изготовленных мокрым методом наслоения или пултрузией (заводского изготовления), адгезивно связанных с плоским бетонным основанием. Испытание определяет наибольшую перпендикулярную силу (при растяжении), которую может выдержать система из ПАВ до отрыва части материала. Отрыв произойдет по самой ослабленной плоскости в системе, состоящей из испытательного приспособления, слоистого ПАВ, клея и основания.

1.2 Настоящий метод используется в первую очередь для контроля качества и оценки объема ремонтных работ в условиях эксплуатации конструкций из композитных материалов, закрепленных на клее.

1.3 Настоящий метод испытания подходит для ПАВ-систем, имеющих любую ориентацию волокон или сочетание ориентации волокон в слое, включая слоистый ПАВ.

1.4 Настоящий метод испытания не подходит для использования в качестве "приемочного контроля" или "проверочного испытания", при котором приемлемым результатом является сохранение ПАВ-системы в неповрежденном состоянии при заданной силе.

1.5 Результаты измерения предела прочности на отрыв зависят как от материала, так и от параметров оборудования. Различные установки для оценки адгезионной прочности и методы испытания дают разные результаты и не могут сравниваться.

1.6 Настоящий метод испытания может быть разрушающим. Может возникнуть необходимость локального ремонта. Результатом испытания станет открытая вырезанная часть ПАВ. Методы ремонта должны учитывать возможность влагопоглощения через данную вырезанную часть.

1.7 До установки некоторых клееных ПАВ-систем следует выполнить текущий ремонт бетонного основания (обычно восстановление недостающего объема бетона). Настоящий метод испытания не подходит для определения предела прочности на отрыв ПАВ от смеси для текущего ремонта. Дополнительный метод испытания требуется для определения предела прочности на отрыв смеси для текущего ремонта от бетонного основания. По всему тексту настоящего стандарта под "основанием" понимается бетон или бетонная смесь для текущего ремонта, к которому клеится ПАВ.

1.8 Значения, указанные в единицах международной системы или дюймо-фунтах, следует принимать за стандартные значения по отдельности. По тексту дюймо-фунты указаны в скобках. Значения, указанные в каждой системе, не являются точными эквивалентами, поэтому каждую систему следует применять независимо от другой системы. Комбинирование значений из двух систем может привести к несоответствию стандарту.

1.9 В настоящем стандарте не предусмотрено рассмотрение всех вопросов обеспечения безопасности, связанных с его применением. Пользователь настоящего стандарта несет ответственность за установление соответствующих правил по технике безопасности и охране здоровья, а также определяет целесообразность применения законодательных ограничений перед его использованием.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ Р 1.5 (пункт 3.1) и ГОСТ 1.5 (подраздел 3.7).

ДБ.2

4.1 Испытание на отрыв выполняется путем закрепления круглого приспособления для создания нагрузки (головки) под прямым углом (перпендикулярно) к плоской поверхности слоистого ПАВ с помощью фиксирующего клея. Установка для оценки адгезионной прочности крепится к приспособлению для создания нагрузки и выставляется для перпендикулярного приложения нагрузки к испытуемой поверхности. Сила, прикладываемая к приспособлению для создания нагрузки, постепенно возрастает и контролируется до отрыва части материала, открывающего плоскость предельной прочности в пределах системы. Характер отрыва классифицируется в соответствии с процентом клея и когезионным разрушением, а также затронутой фактической поверхностью соприкосновения и слоями. Предел прочности на отрыв рассчитывают на основании максимальной силы по приборам, калибровочных данных измерительных приборов и подвергаемой напряжению площади исходной поверхности. Результаты измерения предела прочности на отрыв с использованием различных устройств могут различаться, поскольку результаты чувствительны к параметрам испытательных установок.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.5).

ДБ.3

7.1 Установка для оценки адгезионной прочности с фиксированным центрированием или аналогичное оборудование, отвечающее нижеуказанным техническим условиям. Конкретный пример соответствующей испытательной установки представлен в приложении А1.

7.1.1 Испытательная установка состоит из съемных круглых приспособлений для создания нагрузки, винтов со сферическими головками, которые ввинчены в центр приспособления для создания нагрузки, гнезда в испытательном узле, которые удерживают головку винта, манометра или динамометра, а также механических или гидравлических средств с управляемым приложением нагрузки.

7.1.2 Приспособления для создания нагрузки, имеющие минимальный диаметр 50 мм [2,0 дюйма], плоскую поверхность с одной стороны, которая может быть приклеена к поверхности ПАВ, и средства крепления к испытательной установке с другой стороны.

7.1.3 Захват установки для оценки адгезионной прочности представляет собой центральный захват для закрепления приспособления для создания нагрузки таким образом, чтобы результирующая сила была перпендикулярна поверхности ПАВ (обычно достигается с помощью сферического подшипника).

7.1.4 Основание установки для оценки адгезионной прочности, обеспечивающее равномерное плотное прилегание к поверхности ПАВ для противодействия силе, прилагаемой при испытании.

7.1.5 Средства перемещения захвата от основания проводятся максимально возможным плавным и непрерывным образом так, чтобы между ними возникала соосная (противоположная тянущей силе захвата и толканию основания по одной и той же оси) сила без кручения.

7.1.6 Таймер или средства ограничения скорости нарастания напряжения, прикладываемого к испытуемому стыку ПАВ и бетона, до значения менее 1 МПа/мин [150 фунтов/кв. дюйм/мин]. Таймер является минимально необходимым оборудованием для использования оператором вместе с индикатором силы (см. 7.1.7).

7.1.7 Индикатор силы и калибровочные данные для определения фактической силы, прикладываемой к приспособлению для создания нагрузки.

7.2 Клей для приспособления с целью создания нагрузки, для приклеивания приспособления к слоистому ПАВ без оказания воздействия на его свойства. Предел прочности на разрыв клея должен быть выше предполагаемой прочности на разрыв ПАВ-системы и бетонного основания, а также достаточным, чтобы свести к минимуму отрыв типа А (см. 12.2.1). Подходящими являются двухкомпонентные эпоксидные клеи.

7.3 Приспособление для вырезки отверстий, внутренний диаметр которого равен диаметру приспособления для создания нагрузки, для врезания через слоистый ПАВ в основание вокруг приспособления для создания нагрузки. Приспособление для вырезки отверстий не должно повреждать слоистый ПАВ при прорезывании через него; поэтому подходящей является алмазная кольцевая пила для тонкостенных материалов. В большинстве случаев для упрощения процесса врезания без воздействия на результаты испытания может быть использована центровочная оправка для сверла.

Примечания

1 Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.6).

2 Добавлены материалы - растворитель и шкурка, применяемые при проведении испытаний.

ДБ.4

8.1 ПАВ-систему укладывают на бетонную поверхность в рекомендованном производителем порядке. Необходимо следовать инструкциям производителя касательно выдержки времени между укладкой ПАВ и испытанием на отрыв.

8.2 Отбор образцов. Испытаниям подвергаются не менее пяти образцов, если удовлетворяющие результаты нельзя получить при использовании меньшего количества образцов, как в случае эксперимента при заданных условиях. Статистически значимые данные указаны в порядке действий, представленном в АСТМ Е122. Записывают способ отбора образцов в протокол испытаний.

10 Приведение к требуемым условиям

10.1 Испытания могут выполняться для оценки целого ряда воздействующих факторов, включая подготовку бетонной поверхности, условия отверждения клея, гидротермическое воздействие, воздействие факторов окружающей среды (например, щелочной раствор и т.д.). В таких случаях образцы для испытания должны быть приведены в состояние, указанное в экспериментальном протоколе.

10.2 Если не указано иное, рекомендуемым состоянием перед испытанием является эффективная композиционная влажность при относительной удельной влажности согласно методу испытания АСТМ Д5229/Д5229М; если заказчик испытаний четко не определяет среду требуемых условий до проведения испытаний, то приведение к требуемым условиям не требуется и образцы можно испытывать без подготовки.

10.3 Если выполнено предварительное приведение образца в требуемое состояние до испытания, то данный процесс для включения указанных уровней воздействия внешних факторов должен быть записан вместе с данными об испытании.

10.4 Если кондиционирование образцов не выполняется, то нужно указать, что кондиционирование не проводилось, а содержание влаги неизвестно.

Примечание - Термин "влага" в методе испытаний АСТМ Д5229/Д5229М подразумевает не только пар жидкости и его конденсат, но и саму жидкость в большом количестве, как и в случае погружения.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.7).

ДБ.5

11.1 Выбирают плоское место замера в соответствии с порядком отбора образцов.

11.2 Выбирают круглое приспособление для создания нагрузки диаметром не менее 50 мм [2,0 дюйма]. Для ПАВ, приклеенного к бетонным основаниям, которые заведомо содержат зерна заполнителя крупного размера, может использоваться приспособление большего диаметра.

Примечание - Диаметр приспособления для создания нагрузки ограничен размерами и мощностью испытательной установки. Доступно недостаточное количество данных о диаметрах более 50 мм независимо от размера зерен заполнителя, как правило, приспособление для создания нагрузки диаметром 50 мм является приемлемым.

11.3 Через слоистый ПАВ в бетонное основание врезаются с помощью устройства для вырезания цилиндрических образцов. Получившийся прорезанный круг (т.е. внутренний диаметр устройства для вырезания цилиндрических образцов) должен иметь тот же диаметр, что и используемое приспособление для создания нагрузки. Цилиндрический образец должен быть высверлен сквозь ПАВ и слои клея в бетонном основании на глубину от 6 [0,25 дюйма] до 12 мм [0,50 дюйма].

11.3.1 Оператор должен быть осведомлен о существующей внутренней арматуре (арматурных стержнях). Ни при каких обстоятельствах высверленный образец не должен прорезать существующую арматуру.

11.4 Подготавливают поверхность ПАВ к приклеиванию приспособления для создания нагрузки. Обычно поверхность ПАВ следует очистить растворителем, отшлифовать среднезернистой наждачной бумагой, промыть растворителем и осушить.

Примечание - Как правило, приемлемой является любая подготовка поверхности ПАВ, которая обеспечивает достаточную адгезию приспособления для создания нагрузки, предотвращающую отрыв типа А (см. 12.2.1).

11.5 Приклеивают приспособление для создания нагрузки с помощью предусмотренного клея в соответствии с инструкциями производителя. Дают клею достаточно отвердеть, чтобы предотвратить отрыв типа А (см. 12.2.1).

11.6 Осторожно подсоединяют центральный захват установки для оценки адгезионной прочности к приспособлению для создания нагрузки, избегая ударов, изгибов и других способов нагрузки образца, а затем подключают узел к механизму управления. Для негоризонтальных поверхностей обеспечивают опору узла установки для оценки адгезионной прочности так, чтобы его вес не превышал силу, прилагаемую при испытании.

11.7 Выравнивают установку в соответствии с инструкциями производителя и устанавливают индикатор силы на ноль.

11.8 Прикладывают ручную или механическую нагрузку так, чтобы при плавном перемещении узла захвата скорость нарастания нормального напряжения, приложенного к стыку ПАВ и бетона, составила менее 1 МПа/мин [150 фунтов/кв. дюйм/мин.], пока не произойдет отрыв.

11.9 Записывают измеренную силу отрыва и характер плоскости отрыва.

11.10 При отрыве части материала маркируют и сохраняют образец для испытания, включая приклеенное приспособление для создания нагрузки, для классификации поверхности отрыва в соответствии с экспериментальным протоколом.

11.11 Записывают любые отклонения от методики проведения испытаний, такие как возможное несовмещение, прерывания в приложении силы и т.д.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.8).

ДБ.6

12.1 Вычисления. Рассчитывают и записывают предел прочности сцепления или предел прочности бетона на отрыв , МПа, следующим образом:

,

(1)

где - предел прочности сцепления на отрыв, МПа [фунт/кв. дюйм];

- сила отрыва, Н [фунты];

- диаметр приспособления для передачи нагрузки, мм [дюймы].

Примечание - В некоторых случаях данное вычисление может быть выполнено автоматически с помощью индикатора силы установки для оценки адгезионной прочности, чтобы убедиться в правильности параметров калибровки.

12.1.1 Статистика. Для каждой серии испытаний рассчитывают среднее значение, стандартное отклонение и коэффициент изменения, %, предела прочности на отрыв следующим образом:

;

(2)

;

(3)

,

(4)

где - выборочное среднее (среднее значение);

- выборочное стандартное отклонение;

- выборочный коэффициент изменения, %;

- количество образцов;

- измеренный или полученный показатель.

12.2 Трактовка результатов. Адгезия слоистого ПАВ к бетонной поверхности необходима, чтобы бетонные элементы могли передать силу ПАВ. Сцепление стыка и прочность (качество) самого бетона являются важными факторами. Возможные типы отрыва в настоящем испытании на отрыв приведены на рисунке 1.

12.2.1 Отрыв типа А. Разрыв клея возле приспособления для создания нагрузки является неприемлемым типом отрыва для настоящего испытания и свидетельствует об использовании неподходящей клеевой системы для приклеивания приспособления для создания нагрузки.

12.2.2 Отрыв типа Б. Когезионный отрыв в слоистом ПАВ [рисунок 2(a)] свидетельствует о низких свойствах равнопрочности ПАВ. Такой отрыв может происходить из-за неполной пропитки волокон или слоев в слоистом материале. Также такой отрыв может происходить из-за ухудшения характеристик самого ПАВ в результате воздействия окружающей среды.

12.2.3 Отрыв типов В и Д. Разрыв клеевого соединения на одном из стыков клеевого соединения свидетельствует о низких адгезионных свойствах, причиной которых могут быть: (а) неправильный выбор (подбор) клея для склеиваемых материалов; (б) загрязнение клея; (в) неправильное или неполное отверждение клея; (г) загрязнение, ненадлежащая подготовка или очистка склеиваемых поверхностей; (д) ухудшение характеристик в результате воздействия окружающей среды.

Примечание - Тип Д более распространен, чем тип В; считается, что он отражает большую вариативность подготовки бетонной поверхности и большую вероятность загрязнения данного стыка во время установки.

12.2.4 Отрыв типа Г. Когезионный отрыв в клеевом соединении маловероятен при использовании традиционного ПАВ. Если такой отрыв происходит, то отрыв типа Г свидетельствует о низких адгезионных свойствах клея, вероятной причиной которых является загрязнение, неполное отверждение или ухудшение характеристик в результате воздействия окружающей среды. В таких случаях более вероятны отрывы типа В или Д.

12.2.5 Отрыв типа Е. Смешанный когезионный отрыв в основании и разрыв клеевого соединения на стыке клея и основания в испытаниях на отрыв ПАВ наблюдаются в большинстве случаев. Считается, что такой отрыв начинается в бетонном основании. Плоскость отрыва в бетоне изгибается, если она достигает стыка "клей - бетон", то плоскость отрыва может продолжиться в плоскости стыка, что приведет к смешанному типу отрыва. Как правило, можно наблюдать, что такой разрыв проходит через бетон с одной стороны диска и через стык - с другой [рисунок 2 (b)], подтверждая описанный характер. Редко при отрыве смешанного типа отрыв бетона перемежается с отрывом на стыке по всей области диска. Отрывы типа Е регистрируют с указанием соотношения типов отрыва (Ж и Д).

12.2.6 Отрыв типа Ж. Когезионный отрыв в бетонном основании является желательным типом отрыва, свидетельствующим о надежности системы клей - ПАВ. Следует обратить внимание на то, что получение отрыва типа Ж не автоматически означает, что результат теста соответствует критериям приемки; данный тип отрыва является желательным, поскольку бетонное основание, как наименее контролируемая составляющая, должно быть "слабым звеном" в слоистой системе ПАВ. Изначально разрушенное основание или плохая подготовка поверхности приведет к низким значениям предела прочности на отрыв типа Ж. В протокол вносится величина суммарного отрыва (в противоположность отрыву, происходящему только из-за цементного теста).

12.3 Наложенный многослойный слоистый пластик имеет многочисленные плоскости, в которых могут произойти отрывы типа Б, В, Г или Д. В этом случае в протокол вносится слой, в котором произошел отрыв. Как правило, слой, наиболее близкий к бетону, обозначается как слой (или пласт) N 1.

12.4 Оценка. Значения предельных свойств не должны рассчитываться для образца, разрушающегося при наличии видимого дефекта, за исключением случаев, когда такой дефект является исследуемым параметром. Повторные испытания проводятся для тех образцов, значения для которых не вычислены.

12.4.1 Значительная часть отрывов в группе образцов, относящаяся к нежелательным типам отрыва, должна являться причиной для повторной проверки средств приложения силы к материалу.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.).

ДБ.7

13.1 Записывают следующую информацию:

13.1.1 Описание испытания, включая дату, время и фамилию оператора, проводившего испытание, характер испытания, в условиях эксплуатации или в лаборатории, характеристики системы ПАВ (включая материалы ПАВ и клей), характеристики и состояние бетонного основания.

13.1.2 Температуру и относительную влажность, а также любые другие применимые условия окружающей среды во время испытания и на этапе приведения образца в заданное состояние до проведения испытания, если это имеет место.

13.1.3 Описание установки для оценки адгезионной прочности с указанием производителя, мощности и серийного номера.

13.1.4 Размеры приспособления для создания нагрузки: диаметр и высоту.

13.1.5 Диаметр вырезанного цилиндрического образца и глубину врезания в бетонное основание.

13.1.6 Метод отбора образцов, идентификацию образцов и место проведения испытания.

13.1.7 Напряжение отрыва образца (12.1) и тип отрыва (12.2).

13.1.8 Среднее напряжение отрыва и статистику по выборке образцов.

1 - приспособление для создания нагрузки; 2 - ПАВ; 3 - клей; 4 - отрыв типа А, отрыв клея возле приспособления для создания нагрузки; 5 - отрыв типа Б, когезионный отрыв в слоистом ПАВ; 6 - отрыв типа В, отрыв клея на стыке ПАВ и клея; 7 - отрыв типа Г, когезионный отрыв в клеевом соединении; 8 - отрыв типа Д, отрыв клея на стыке ПАВ и бетона; 9 - отрыв типа Е, смешанный тип Д и Ж; 10 - отрыв типа Ж, когезионный отрыв в бетонном основании

Рисунок 1 - Типы отрыва для испытаний на отрыв

Рисунок 2 - Типы отрывов: (а) тип Б, (b) тип Е и (с) тип Ж

13.1.9 Исправления, внесенные в данные, касающиеся испытательных значений, исключенных из вычисленного среднего значения, и причина для исключения испытательных значений (такая, как тип отрыва). Записать любые другие отклонения от порядка проведения испытания.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.).