團體標準編制說明《粘結劑的粘結界面拉伸與剪切強度試驗方法-十字交叉法》

團體標準編制說明《粘結劑的粘結界面拉伸與剪切強度試驗方法-十字交叉法》一、工作簡況1.任務來源根據(jù)CSTM標準委員會文件（材試標字[2020]114號）“關于CSTM標準《粘結劑的粘結界面拉伸與剪切強度試驗方法-十字交叉法》的立項公告”，標準計劃編號為CSTMLX031400444-2020,由中國建材檢驗認證集團股份有限公司主要負責起草CSTM標準《粘結劑的粘結界面拉伸與剪切強度試驗方法-十字交叉法》編制工作。標準歸口管理委員會為CSTM/FC03/TC14建筑材料領域委員會工業(yè)陶瓷技術委員會。2.主要工作工程收到CSTM標準立項公告后，中國建材檢驗認證集團股份有限公司牽頭邀請行業(yè)內相關科研、企業(yè)單位參加標準的編制工作，召集專家組成立了《粘結劑的粘結界面拉伸與剪切強度試驗方法-十字交叉法》CSTM標準制定工作組。2019年12月完成了標準草案。2020年6月，該標準獲得CSTM標準委員會的通過。2020年9月對標準要求中指標的驗證試驗分析。2021年5月完成了《粘結劑的粘結界面拉伸與剪切強度試驗方法-十字交叉法》征求意見稿、標準編制說明及有關附件的編寫。二、標準化簡況及制定原則1.標準化簡況在實際生產(chǎn)和生活中，很多固體結構材料都是通過粘結劑相互粘結在一起形成具體構件而發(fā)揮功能的，如陶瓷和金屬粘結在一起用于高溫試驗場合。這些通過粘結劑粘結而形成的構件的強度和可靠性、安全性，除了與固體結構材料本身的強度有關外，還與粘結劑粘結界面的強度有關。準確評價粘結劑粘結界面粘結強度，對于保障整個結構的安全性和可靠性，具有重要的意義。本標準適用于各種高強度粘接劑的材料研究、質量控制、性能表征以及設計數(shù)據(jù)采集等用途。2.制定原則各種各樣的粘接劑廣泛應用于機械、化工、電器和建筑領域。當前國內外對測量固體材料之間粘結劑的結合強度、包括不同材料或相同材料之間通過粘結劑結合后的界面拉伸和剪切強度的評價方法和標準，都不能完全滿足簡單和準確測試粘結劑界面粘結拉伸強度和剪切強度的要求，因此有必要研究新的測試方法，并制定更加完善的測試固體材料之間的粘結劑界面粘結強度的標準。玻璃與玻璃之間、陶瓷與陶瓷之間、陶瓷與金屬之間通過粘接劑相互連接，對于材料保護、抗高溫、抗腐蝕、耐磨損、安全性等工程應用具有重要的意義。因此構件的性能和可靠性很大程度依賴于粘接劑的強度。但是粘結界面強度的測試一直存在許多問題，而且粘接強度還與粘接面的材性和光潔度有關。拉伸和剪切強度是衡量兩種材料粘接好壞的重要指標。對于粘接材料中含有一面是脆性材料的情況，由于夾持問題，界面強度測試不能采用常規(guī)拉伸的方法，工程人員和科研人員一直都在尋求一種能夠簡易測試兩種固體材料粘結的拉伸和剪切粘接強度的壓縮加載的方法。我們在大量研究脆性材料界面強度測試技術的基礎上，綜合分析了不同方法的優(yōu)缺點，并提出一種既可以測試粘結劑粘結界面拉伸強度、又可由測試界面剪切強度的壓縮載荷加載方法。這種方法測試陶瓷等脆性材料的界面強度具有很大的優(yōu)越性。本標準制定的原則是保持標準的科學性和適用性。本標準嚴格遵照GB/T1.1－2020《標準化工作導則第1部分標準的結構和編寫》的有關規(guī)定起草，同時積極采用國外先進技術指標，本著促進陶瓷行業(yè)技術進步，提高產(chǎn)品質量；合理利用資源，提高經(jīng)濟效益；滿足用戶要求，促進對外貿(mào)易的原則編寫。三．采用國際標準和國外先進標準情況，與國際、國外同類標準水平的對比情況本標準未采納國際標準和國外先進標準。四、標準主要內容1.編制原則本文件嚴格遵循GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的有關規(guī)定，結合當前粘結劑性能檢測領域的發(fā)展需求，參考國內外先進的技術方法，本著理論基礎與實際生產(chǎn)相結合的原則，確保試驗方法的可操作性和試驗結果的準確性編寫。2術語定義下列術語和定義適用于本文件。2.1粘結劑adhesive使相同或不同材料連接或貼合的各種應力材料的總稱。2.2十字交叉試樣cross-bondedsample試樣為兩個大小形狀相同的矩形截面長條，以十字交叉的形式粘結在一起，如圖1所示。注1：用來制作十字交叉試樣的兩個條形試樣的材質可以是相同的，也可以是不同材料。注2：試樣粘結可以采用任何化學或物理的粘結方法。注3：兩個試樣應互相垂直且居中對稱，偏差不超過±1°(α=90°±1°)。圖1十字交叉試樣的示意圖2.3拉伸斷裂載荷tensilefractureload拉伸粘結強度試驗中施加到十字交叉試樣上界面開裂時刻所對應的最大載荷。2.4界面拉伸粘結強度interfacialtensilebondingstrength界面拉伸粘結強度試驗中施加到十字交叉試樣界面上的最大拉伸應力。注：界面拉伸粘結強度是通過拉伸斷裂載荷和粘結面積計算所得。2.5剪切斷裂載荷shearfractureload剪切粘結強度試驗中施加到十字交叉試樣上界面開裂時刻所對應的最大載荷。2.6界面剪切粘結強度interfacialshearbondingstrength界面剪切粘結強度試驗中施加到十字交叉試樣界面上的最大剪切應力。注：界面剪切粘結強度是通過剪切斷裂載荷和粘結面積計算所得。3測試原理本文件規(guī)定了在室溫下通過采用十字交叉法測量不同材料或相同材料之間通過粘結劑結合后的界面拉伸和剪切強度的試驗方法，并對試樣制備方法、試驗模式、速率（加載速率或橫梁位移速率）、數(shù)據(jù)采集和報告程序等進行了規(guī)范。通過對十字交叉試樣施加載荷在粘結界面處產(chǎn)生均勻拉伸或剪切應力，從而導致界面脫粘。將十字交叉試樣以兩種不同放置方式固定好后再施加載荷，可以得到界面拉伸和剪切粘結強度。對于界面拉伸粘結強度測試，試樣通過壓縮載荷產(chǎn)生單軸的界面拉伸應力，如圖2(a)所示。對于界面剪切粘結強度測試，壓縮載荷作用在垂直小方柱上，在粘結界面上產(chǎn)生剪切應力，如圖2(b)所示。試驗以某一恒定的速率加載，直至界面斷開，采用界面開裂時對應的載荷值和粘結面積計算拉伸和剪切粘結強度。a）界面拉伸粘結強度試驗中十字交叉試樣承載方式、支撐面和粘結面示意圖b)界面剪切粘結強度試驗中十字交叉試樣承載方式、支撐面和粘結面示意圖標引序號說明：1—粘結界面；F—載荷；q—支撐面反作用力。圖2測量十字交叉試樣的界面拉伸和剪切粘結強度示意圖4.試驗步驟本文件對測試過程的操作步驟、操作方法和應注意的事項作了詳細說明。實驗步驟包括準備試樣、界面拉伸粘結強度的測量、界面剪切粘結強度的測量、界面粘接面積測量、環(huán)境測量以及界面破壞模式的記錄等。試樣測試的操作步驟和操作方法，在文件的標準文本中有詳細的說明，而文中提及的一些注意事項來源于試驗操作過程中，大量的試驗驗證工作往往會發(fā)現(xiàn)試驗操作過程中存在的一些問題，列出這些所需要注意的事項，可以總結出試驗過程中可能發(fā)生的一些問題，避免應試驗操作不當從而引起的試驗誤差，既保證了試驗結果的準確性，又提高了試驗效率。五．主要試驗（或驗證）情況分析及預期經(jīng)濟效益標準起草小組根據(jù)標準要求建立了粘結劑的粘結界面拉伸與剪切強度試驗方法-十字交叉法的試驗方案。為了使試驗具有代表性，我們對不同粘結劑的界面拉伸與剪切強度進行測試，按照試驗方案完成了驗證試驗。具體試驗及驗證結果見驗證試驗報告。本標準制定后，可以準確測量各種固體材料之間粘結劑粘結界面粘結強度，從而對合理評價夾層玻璃的粘結強度，及玻璃幕墻中結構膠的粘結強度，夾層玻璃的界面強度，陶瓷與金屬、陶瓷與陶瓷之間的強度測試和可靠性評價均有重要意義。六、與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準，特別是強制性標準的協(xié)調性：本標準填補了粘結劑的粘結界面力學性能檢測方法的空白，與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準完全協(xié)調。七、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)：暫無重大分歧意見。八．標準水平建議，預期的社會經(jīng)濟效果：本標準屬于國際先進。本標準測試技術的推廣應用對各種高強粘接劑的質量控制和應用以及重要復合構件的檢測和評價有實用價值，有助于產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益和社會效益。九、貫徹標準的要求和措施建議（包括組織措施、技術措施、過度辦法、實施日期等）：建議為推薦性標準。本標準文件審查通過后，希望盡快發(fā)布實施，特別是加強與相關生產(chǎn)單位、下游應用單位、編制單位、質監(jiān)單位進行宣貫與溝通。十、廢止