塑料管材作為應(yīng)用十分普遍的工業(yè)產(chǎn)品，尤其是在建筑給排水、城市燃?xì)廨斔?、電纜電線護(hù)套、化工流體輸送等方面都有重要的作用?？紤]到有壓管道工作的特殊性，其對抗外部載荷性能有更高的要求，必須通過應(yīng)用科學(xué)、合理的檢測技術(shù)保障其質(zhì)量。

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對于需要承受外部載荷的有壓管道，為了保障其工作的可靠性，需要對其抗外壓負(fù)載能力進(jìn)行檢測。目前，國際上主要采用的檢測指標(biāo)為環(huán)剛度，在實(shí)際工程應(yīng)用中，如果塑料管材的環(huán)剛度指標(biāo)不合格，會(huì)對管材的正常使用和使用壽命造成重要影響，嚴(yán)重的甚至可能引發(fā)工程質(zhì)量事故，需要引起高度重視。

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試驗(yàn)原理

在實(shí)際工程應(yīng)用中，塑料管材的環(huán)剛度通常依靠試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行檢測，依據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9647-2015，實(shí)際中通過以管材處于恒速變形時(shí)測得的負(fù)荷和變形量來確定環(huán)剛度。

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試驗(yàn)檢測要點(diǎn)

1、 試樣的制備

要進(jìn)行塑料管材的環(huán)剛度試驗(yàn)檢測，首先需要對試樣進(jìn)行制備，而在制備試樣的過程中，需要解決2個(gè)問題：

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（1）要對試樣長度進(jìn)行確定，現(xiàn)實(shí)中埋設(shè)的塑料管材一般都較長，但受到試驗(yàn)檢測設(shè)備和條件的限制，一般只截取待檢管材的一段進(jìn)行試驗(yàn)，而這需要對截取試樣的長度進(jìn)行合理確定。

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對于塑料管材，如果直徑的基本尺寸≤1.5m，那么試樣的長度取（300±10）mm為宜；如果直徑的基本尺寸＞1.5m，試樣的長度應(yīng)不小于管材公稱外徑的0.2倍。一些塑料管材可能存在螺旋的肋、波紋或其他規(guī)則的結(jié)構(gòu)，此時(shí)的試樣長度應(yīng)以管材的平均內(nèi)徑為基礎(chǔ)上下浮動(dòng)20mm，還要確保最終的長度取值必須處于290～1000mm。

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同時(shí)，考慮到管材的界面為環(huán)形，在截取時(shí)很容易出現(xiàn)歪斜，進(jìn)而導(dǎo)致沿著圓周方向試樣的長度可能會(huì)存在差異，因此在試驗(yàn)制備時(shí)，還必須對不同圓周方向上的試樣長度的一致性進(jìn)行保證，工程中一般要求沿圓周方向的試樣長度最小值與最大值之比應(yīng)≥0.9。

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（2）當(dāng)確定了試樣長度后，應(yīng)從待檢管材上切割截取下等于試樣長度的一段管材作為檢測試樣。但待檢管材一般都比較長，滿足試樣長度要求的切割位置存在多種，此時(shí)就需要對切割位置進(jìn)行合理確定。

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具體切割位置應(yīng)按照管材的結(jié)構(gòu)壁類型進(jìn)行確定。對于實(shí)壁管材及水平規(guī)則結(jié)構(gòu)壁管材，其切割截取位置與管材壁無關(guān)，只需要保證截取時(shí)沿圓周方向的試樣長度一致性即可;但對于垂直規(guī)則結(jié)構(gòu)壁管材，其切割位置與管材壁有關(guān)，必須保證截取下來的試樣至少包含1個(gè)完整的肋、波紋或其他的規(guī)則結(jié)構(gòu)，截取部位應(yīng)定在這些規(guī)則結(jié)構(gòu)的中點(diǎn)。

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2、試樣的尺寸測量

在對塑料管材的環(huán)剛度進(jìn)行試驗(yàn)檢測時(shí)，需要測得試樣的一些尺寸參數(shù)，主要涉及試樣的長度和直徑。對于試樣長度的測量，考慮到試樣切割時(shí)可能因?yàn)橥嵝睂?dǎo)致沿圓周方向上的長度值不一致，測量必須沿著圓周方向進(jìn)行多點(diǎn)測量。如果多點(diǎn)測量結(jié)果滿足試樣的制備精度要求，則取多點(diǎn)測量結(jié)果的均值作為試樣長度的最終測得值；反之就需要重新進(jìn)行調(diào)整切割。

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具體測量時(shí)，若管材直徑的基本尺寸處于200～500mm，應(yīng)沿圓周方向測量4點(diǎn)；如果基本尺寸≤200mm，則應(yīng)沿圓周方向測量3點(diǎn)；如果基本尺寸≥500mm，則應(yīng)沿圓周方向測量6點(diǎn)。對于試樣直徑的測量，考慮到試驗(yàn)檢測時(shí)的加載速率由管材直徑確定，且試樣結(jié)束條件也是以管材直徑方向的變形情況為依據(jù)，測量的準(zhǔn)確性就顯得尤為重要。

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考慮到試樣端部在切割截取時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)局部變形，進(jìn)而該處直徑存在誤差，所以實(shí)際一般取試樣長度的中部作為直徑測量部位。

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①在試樣長度中部的橫截面處，采用沿圓周間隔45°依次測4次的方式，再取4次測量結(jié)果的均值作為最終測得值。這種方法要求沿圓周方向上的測量間隔角必須足夠精確，要嚴(yán)格控制等于45°，否則就會(huì)導(dǎo)致測量沒有覆蓋整個(gè)圓周，進(jìn)而可能產(chǎn)生誤差。

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②在試樣長度中部的橫截面處，用內(nèi)徑π尺進(jìn)行測量。采用這種方法必須保證π尺緊密貼合試樣內(nèi)壁，以免因間隙影響導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。

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3、 試驗(yàn)狀態(tài)控制調(diào)節(jié)

在實(shí)際測量中，考慮到塑料管材的力學(xué)性能容易受到溫度等環(huán)境要素的影響，比如溫度過高會(huì)使試樣軟化，溫度過低又可能導(dǎo)致脆性增加，這些都會(huì)影響到最終的環(huán)剛度測量結(jié)果。所以在進(jìn)行試驗(yàn)檢測時(shí)，必須對潛在可能影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的試驗(yàn)狀態(tài)進(jìn)行控制。一般在正式試驗(yàn)檢測前，應(yīng)將管材試樣置于環(huán)境溫度（23℃±2℃）中24h以上，以保證最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

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4、 試驗(yàn)設(shè)備

塑料管材的試驗(yàn)檢測主要是在環(huán)剛度試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，為了保證最終得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，需要根據(jù)試驗(yàn)的具體要求，對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行合理確定，并注意在整個(gè)試驗(yàn)過程中做到準(zhǔn)確無誤的操作。

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此外，環(huán)剛度的試驗(yàn)檢測還需要用到一對相互平行的擠壓平板，擠壓平板在選擇時(shí)要注意保證其尺寸與試樣尺寸間的協(xié)調(diào)性，同時(shí)還必須具備足夠的剛度和硬度。如針對具體試驗(yàn)，擠壓平板的長度不能比試樣的長度小，寬度必須比試樣承受載荷時(shí)的接觸表面寬，且留有一定余量；如果擠壓平板的剛度和硬度不達(dá)標(biāo)，試驗(yàn)檢測時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致平板本身發(fā)生變形，那么最終得到的管道變形數(shù)據(jù)自然就會(huì)不準(zhǔn)確，進(jìn)而影響到最終的試驗(yàn)檢測結(jié)果。

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結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的同步發(fā)展，工業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步和良好的發(fā)展。管材作為工業(yè)發(fā)展的重要構(gòu)成，在科技發(fā)展的大背景下，其生產(chǎn)工藝也處于不斷改進(jìn)的狀態(tài)中。尤其是塑料管材，隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展，塑料管材的品種越來越繁多，其生產(chǎn)工藝也越來越精湛。環(huán)剛度作為表征管材抗外壓負(fù)載能力的一個(gè)重要指標(biāo)，對評價(jià)判斷管材的質(zhì)量和性能方面起著非常關(guān)鍵的作用。

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同時(shí)隨著給排水等領(lǐng)域的塑料管材的需求量越來越大，在這種背景下，更需要提升對這些產(chǎn)品質(zhì)量和性能的重視，通過應(yīng)用科學(xué)檢測手段來保障其性能的可靠性。