硬质泡沫塑料 冻融循环试验方法

硬质泡沫塑料 冻融循环试验方法
Rigid plastic foam—Determination of freze-thaw resistance 1范围 本标准规定了硬质泡沫塑料在-20℃的干燥条件和20℃的湿润条件下连续循环多次后,其力学性能和含水量的变化行为。本标准适用于绝热制品。
本标准旨在模拟冻融试验对长期暴露在潮湿和低温环境下绝热制品的影响效应,例如倒置式屋面和裸露的地面隔热材料。
本标准并不适用于所有的绝热制品。如果本标准适用于某一特定的产品,通常会在该产品标准中清楚地表达出来。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其*版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T8810-2005      硬质泡沫塑料  吸水率的测定(ISO2896:1986,MOD) 
GB/T8813-2008      硬质泡沫塑料 压缩性能的测定(ISO844:2004,IDT)
ISO 20393:2007     绝热材料   长期扩散吸水率的测定
3定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1 耐冻融性 freeze-thaw resistance
试样经受多次反复的潮湿条件下的冷冻后,其吸水率和压缩行为的变化。
4 原理
在试样连续经受300次的冷冻(-20℃,干燥条件下)和融化(20℃,水中)循环后,通过测定试样的吸水率及压缩强度或压缩应力的变化来表征其耐冻融性。-20℃的试验在空气中进行,20℃的试验
在水中进行。冻融循环试验需按照下述长期浸渍吸水率试验之一同时进行:
a)长期扩散吸水率按ISO20393:2007进行;
b)长期浸渍吸水率按GB/T8810-2005进行。
吸水率试验方法的选择应按照相关产品标准进行。
5 仪器
5.1 低温试验箱
低温试验箱应恒温在(-20±2)℃。
5.2 恒温水箱
恒温水箱应保持恒定水温在(20±2)℃。采用GB/T8810-2005中规定的网笼将试样浸入水中, 试样上表面距离水面约50mm。
注:一般不需要配置加速热交换设备,如不需要在低温试验箱中安装风扇,也不需要在恒温水箱中安装水循环装置。
5.3天平
精确到0.1g。
5.4 压缩试验机
包括GB/T8813-2008中规定的测量装置。
6试样
6.1总则
测试试样A应为长期扩散吸水率(ISO20393:2007)或长期浸渍吸水率测试后的试样。
6.2尺寸
试样厚度应为产品原始厚度。
试样 A 应为正方形,边长应为(500±1)mm或(150±1)mm,取决于长期吸水率试验方法的选择。
6.3 数量
试样A的数量应为冻融循环试验中试样 B1和B2的总和。
压缩性能测试中试样B1和B2的数量及尺寸应该按照相关产品标准或国际技术规范执行。在没有相关规定时,试样的数量及尺寸应按照GB/T8813-2008中的规定执行。
6.4 制备
试样的制备应尽量在样品中心部位切取。
制取试样不应改变泡沫材料的原始结构。对带有自然或复合表皮的产品,表皮应予以保留。
6.5 状态调节
试验前,试样应在(23±5)℃的环境中至少放置6h。
试样在(23±2)℃和(50±5)%环境中的放置时间可参照相关的产品标准,但时间不应少于6h。
7步骤
冻融循环试验步骤如图1所示。首先,取一组原始试样进行压缩性能的测定;再取另一组原始试样A进行冻融循环试验。两组试样应取自同一块样品。   按 GB/T8813-2008 测试*组原始试样的压缩强度或相对形变为10%的压缩应力,得到σ_m和σ₁₀。
按 GB/T8810-2005或ISO 20393:2007测试另一组试样 A的长期吸水率,记录样品在吸水率试验后的质量m₀。
将长期吸水率试验后的试样A放入低温试验箱中,保持温度在(-20±2)℃,放置1h;然后将试样A从低温试验箱中取出,将其在(20±2)℃的水中浸泡1h;完成一个冻融循环周期。
将试样A进行连续冻融循环试验300次,如图2所示。   图2 冻融循环的1个周期 冻融循环试验中,如果遇到试验中断超过1h的情况(如晚上或周末),则应将试样A放置在低温试验箱中。
在300次冻融循环结束后,测试试样A的质量m₁,精确到0.1g;并观察测试试样A有无缺陷,如裂缝、气泡等。
准备试样 B1和B2。
在*一次冻融循环后的24h内,按GB/T8813-2008测试未干燥试样B1的压缩强度或相对形变为10%的压缩应力,记为σ_m,wet和σ_10,wet。
将冻融循环试验后的试样在鼓风干燥箱中进行干燥,得到试样 B2;干燥时间和温度可由供需双方参照相关产品标准或其他相关技术规范的要求而定。在缺乏相关规定时,将试样B2干燥至恒重(在不低于40℃的干燥温度下,以24h为间隔,前后两次称重的质量变化不超过0.5%,认为达到恒重)。
按 GB/T8813-2008测试试样 B2的压缩强度或相对形变为10%的压缩应力,记为σ_m,dry和σ_10,dry。 
注:干燥条件通常采用105℃下干燥24h、70℃下干燥4d或40℃下干燥7d。 
理想状况是在长期吸水率试验后立刻进行冻融循环试验。如果试验条件不允许,可用聚乙烯薄膜将湿态下的试样包裹起来,并在实验环境中进行储存。
8 结果表示
8.1 长期吸水率
冻融循环300次后,试样A的长期吸水率计算方法如公式(1)或公式(2)所示,一般釆用质量吸水率W_m或体积吸水率W_v进行表示:
          .............. (1)
          .............. (2)
式中:
          m₁——冻融循环300次后试样A的质量,单位为克(g);
          m₀——长期吸水率测试后试样A的质量,单位为克(g);
           V ——试样A的体积,单位为立方厘米(cm³);
          ρ_w——水的密度,1g/cm³。
试验结果取所有测试试样的算术平均值,四舍五入精确至0.1 %.
8.2 压缩性能的变化率
冻融循环300次后,计算每块试样在湿态和干态下的压缩强度变化率或相对形变为10%时的压缩应力的变化率,如公式(3)和公式(4)所示: 
          ..........(3)
          ...........(4)
式中:
         σ_m,wet——冻融循环300次后试样B1的压缩强度,单位为千帕(kPa);
                σ_m——*组原始试样的压缩强度,单位为千帕(kPa):
         σ_10,wet——冻融循环300次后试样B1的相对形变为10%时的压缩应力,单位为千帕(kPa);
               σ₁₀——*组原始试样的相对形变为10%时的压缩应力,单位为千帕(kPa);
          σ_m,dry——冻融循环300次后试祥B2的压缩强度,单位为千帕(kPa);
         σ_10,dry——冻融循环300次后试样B2的相对形变为10%时的压缩应力,单位为千帕(kPa)。
试验结果取所有测试试样的算术平均值,四舍五入精确至两位有效数字。
9 精度
因为得到实验室的数据,本标准的精度不详,将在后续标准修订版本中进行阐述.
10 试验报吿
试验报吿应包括下列内容:
a) 本标准编号;
b) 产品描述:
1) 产品名称,生产企业名称及详细地址;
2) 产品代码;
3) 产品类型;
4) 产品包装;
5) 产品运输方式;
6) 试样是否有表皮;
7) 产品厚度、密度等其他信息;
c) 试验步骤:
1) 试验地点及实验员;
2) 试样状态调节;
3) 与条款6试样和条款7步骤不相符的情况说明;
4) 试验日期;
5) 试样尺寸及数量;
6) 长期吸水率测试标准;
7) 其他可能会影响试验结果的情况描述.
d) 试验结果:
1) 所有试样的试验结果及平均值;
2) 观察冻融循环后试样有无缺陷,如裂缝、气泡等.