摘 要: 通過試驗(yàn)分析 EVA防水板撕裂強(qiáng)度的影響因素。試驗(yàn)結(jié)果表明: VA 含量、試驗(yàn)溫度增高撕裂強(qiáng)度呈減小趨勢(shì)，裁刀、拉伸速度對(duì)撕裂強(qiáng)度結(jié)果也有一定影響，應(yīng)定期對(duì)裁刀銳度和角度進(jìn)行核查。試驗(yàn)結(jié)果為 EVA防水板的生產(chǎn)及質(zhì)量控制提供參考。
EVA防水板是一種類似彈性橡膠的熱塑性塑料，主要原材料為 EVA，PE 樹脂及相關(guān)助劑，經(jīng)攪拌、塑化、擠出、三輥壓延和引卷曲等工序制成，是具有一定厚度的防水片材。由于 EVA 分子鏈上引人 VA 單體，從而降低結(jié)晶度，提高柔韌性、耐沖擊性、耐低溫性和耐應(yīng)力開裂性，具有非常廣泛的用途。
撕裂強(qiáng)度是 EVA防水板一項(xiàng)重要物理性能指標(biāo)，能夠比較直觀地反映材料強(qiáng)度、使用性能等特性，通過試驗(yàn)分析、研究影響撕裂強(qiáng)度的影響因素對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)和質(zhì)量控制具有現(xiàn)實(shí)意義。
試驗(yàn)?zāi)康募皸l件
(1) 目的。試驗(yàn) VA 含量、溫度、裁刀和拉伸速度對(duì)撕裂強(qiáng)度的影響
(2)樣品。規(guī)格為 1.5 mm 厚的 EVA防水板( 國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn) )。
(3) 試驗(yàn)依據(jù)。按 TB/T 3360.1-2014《鐵道隧道防水材料第 1部分: 防水板》和 SH/T《乙烯-乙酸乙烯共聚物 ( E-1591--1994VAC) 中乙酸乙烯酷含量測(cè)定方法》進(jìn)行試驗(yàn)4)儀器及設(shè)備。測(cè)試儀器及設(shè)備見表 1。
2試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 VA 含量的影響
鐵路隧道施工中大量應(yīng)用 EVA防水板始于2008 年，并在該年將其列為原鐵道部部管物資進(jìn)行招投標(biāo)。原鐵道部科學(xué)技術(shù)司于 2008 年 3 月發(fā)布科技基 [2008] 21 號(hào)《鐵路道防水材料暫行技術(shù)條件》。其中，第 1 部分: 防水板，具體規(guī)定了防水板的分類、標(biāo)記、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、包裝和儲(chǔ)存等。2014 年 10 月 30 日發(fā)布 TB/T3360.1-2014，增加 VA 含量不小于 5%的要求為達(dá)到該要求，國(guó)內(nèi)許多廠家對(duì)原有配方體系甚至原材料進(jìn)行變更，導(dǎo)致 VA 含量越來越大。VA 含量對(duì) EVA防水板撕裂強(qiáng)度影響的試驗(yàn)結(jié)果見表 2。
從表 2 可以看出，隨著 VA 含量的增加，EVA防水板撕裂強(qiáng)度呈明顯降低趨勢(shì)。這是因?yàn)?，?dāng)VA 含量低時(shí)，材料性質(zhì)更接近聚乙烯，硬度、強(qiáng)度高，材料不容易破裂。隨著 VA 含量增大，分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整性變差，結(jié)晶度逐漸降低，屈服應(yīng)力硬度和抗沖擊性能下降。在恒定拉伸速度的作用下，材料易在直角應(yīng)力集中處斷裂，從而導(dǎo)致撕裂強(qiáng)度降低。
2.2溫度的影響
溫度對(duì) EVA防水板撕裂強(qiáng)度影響的試驗(yàn)結(jié)果見表 3。
從表 3 可以看出，試驗(yàn)室環(huán)境溫度從 19C升至 27C，縱向撕裂強(qiáng)度降低 6 kN/m ，橫向撕裂強(qiáng)度降低 11 kN/m ，撕裂強(qiáng)度下降比較顯著。這是由于隨著溫度升高，材料逐漸變軟，斷裂強(qiáng)度、屈服應(yīng)力逐漸降低，從而導(dǎo)致撕裂強(qiáng)度隨之降低2.3裁刀角度和銳度的影響2.3.1 裁刀角度的影響
裁刀角度對(duì) EVA防水板撕裂強(qiáng)度影響的試驗(yàn)結(jié)果見表 4。
從表 4 可以看出，隨著裁刀角度變小，EVA防水板撕裂強(qiáng)度逐漸降低。角度降低 3°，縱向撕裂強(qiáng)度下降 13 kN/m，橫向撕裂強(qiáng)度下降 7 kN/m這是因?yàn)樵诳v向作用力影響下，撕裂角度越小，夾角處應(yīng)力集中越明顯，試樣越容易沿夾角處破壞從而降低 EVA防水板撕裂強(qiáng)度。在試驗(yàn)室，特別是在制造廠家的質(zhì)量檢測(cè)中，直角撕裂裁刀被頻繁使用。在使用過程中，其角度會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而影響 EVA防水板撕裂強(qiáng)度，因此，應(yīng)對(duì)其定期進(jìn)行核查，以保證角度符合要求。2.3.2 裁刀銳度的影響
EVA防水板裂口根部銳度對(duì)裂縫擴(kuò)展有很大影響，就如普通塑料一樣，一旦有裂口，稍不小心，裂紋就會(huì)沿著裂口蔓延而被撕開。如果將裂口根部剪成圓孔，銳度變小，裂縫就較難擴(kuò)展。而尖銳裂縫尖端處的實(shí)際應(yīng)力較大，裂口就容易被撕開。直角型裁刀如圖 1 所示，新月型裁刀如圖 2所示。
裁刀銳度對(duì) EVA防水板撕裂強(qiáng)度影響的試驗(yàn)結(jié)果見表 5。
按 TB/T 3360.1-2014 要求，撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)采用無割口直角型裁刀。直角型裁刀裁制樣品時(shí)2 個(gè)直角邊切面應(yīng)光滑，試驗(yàn)過程中應(yīng)力更容易集中在直角尖端處，更能真實(shí)反映撕裂性能。2.4 拉伸速度對(duì)撕裂強(qiáng)度的影響分別制取 5 條防水板縱向、橫向試樣，分別按200mm/min ,250mm/min , 300mm/min , 400mm/min和 500 mm/min 速度等級(jí)進(jìn)行防水板撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)。防水板在不同拉伸速度等級(jí)下，拉伸載荷與拉伸位移關(guān)系曲線如圖 3 所示
在 GB/T 529-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強(qiáng)度的測(cè)量 (褲形、直角形和新月形試樣 )》中，定義撕裂強(qiáng)度為試樣撕斷所需最大載荷除以試樣厚度。在試樣厚度基本一致的情況下，載荷與撕裂強(qiáng)度為線性關(guān)系。因此，圖 3 也反映出撕裂強(qiáng)度與拉伸位移的關(guān)系，即隨拉伸位移增加，載荷和撕裂強(qiáng)度逐漸增大，在達(dá)到最大值時(shí)，又隨位移增加而降低。
從圖 3 還可以看出，5 種不同速度等級(jí)下的拉伸載荷與拉伸位移關(guān)系曲線，上升和下降過程均比較平滑，隨拉伸位移增加，沒有出現(xiàn)脆性斷裂、載荷迅速下降、拉伸位移停止的現(xiàn)象，材料撕裂破壞過程是在一段時(shí)間內(nèi)完成的。這說明在 ( 200 ~500) mm/min 速度范圍內(nèi)，EVA防水板仍然表現(xiàn)出橡膠彈性破壞。拉伸速度對(duì)防水板撕裂強(qiáng)度的影響如圖 4 所示。
從圖 4 可以看出，在 TB/T 3360.1-2014 規(guī)定的速度范圍內(nèi)，即(200~300) mm/min，撕裂強(qiáng)度數(shù)值雖然有高有低，但變化不明顯，但隨著拉伸速度增加，撕裂強(qiáng)度有逐漸變大的趨勢(shì)。
結(jié)論
通過試驗(yàn)，分析了 EVA防水板 VA 含量及其他外在因素對(duì)撕裂強(qiáng)度的影響，得出以下結(jié)論。
(1) 隨著 VA 含量增大，撕裂強(qiáng)度是降低趨勢(shì)。目前，由于醋酸乙烯脂單體市價(jià)較貴，可以通過配方設(shè)計(jì)控制 VA 含量，適當(dāng)降低成本。當(dāng) VA含量在 5%~5.5%時(shí)，滿足 TB/T 3360.1-2014 規(guī)定的撕裂強(qiáng)度性能指標(biāo)。
(2) 在室溫環(huán)境下，撕裂強(qiáng) 拉年課度對(duì)防水飯裝迪度的多明
度會(huì)隨試驗(yàn)環(huán)境溫度的升高而降低。
(3) 裁刀的角度、銳度對(duì)撕裂強(qiáng)度結(jié)果有較大影響，角度相差 3°，撕裂強(qiáng)度變化值在 10 kN/m左右。試驗(yàn)室應(yīng)購(gòu)買符合 GB/T 529-2008 要求的裁刀，并定期對(duì)裁刀的角度、銳度進(jìn)行核查。
(4)拉伸速度在 (200~300) mm/min 范圍內(nèi)，撕裂強(qiáng)度隨速度的增加變化不明顯，但當(dāng)拉伸速度大于 300 mm/min 時(shí)，撕裂強(qiáng)度有變大的趨勢(shì)參考文獻(xiàn)
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