淺談EPS泡沫塑料壓縮強度的檢測

【摘 要】 本文概述了在EPS泡沫塑料壓縮強度的檢測中遇到的問題，并根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)的分析其相關(guān)原因，提出相關(guān)建議，為檢驗人員及產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、施工單位、檢測設(shè)備廠家提供相關(guān)的參考與借鑒，共同推進檢驗技術(shù)的進步。

【關(guān)鍵詞】 EPS泡沫塑料 壓縮強度 誤差

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2016.05.009

1 引言

EPS泡沫塑料俗稱EPS板或苯板，是一種硬性泡沫塑料，在有荷載的情況下，它呈現(xiàn)粘彈性，這是一種脆硬性材料所具有的特性。同時它又是一種熱塑性材料，每立方分米體積內(nèi)含有300萬～600萬個獨立的密閉氣泡，內(nèi)部含有的空氣體積分?jǐn)?shù)達98%以上，這樣的特殊結(jié)構(gòu)使它具備許多優(yōu)良物理特性，所以在土木工程建筑墻體節(jié)能等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

EPS泡沫塑料在國外推廣應(yīng)用已有40年的歷史，國內(nèi)也有20年以上的歷史，隨著不斷的推廣應(yīng)用及近年來我國在房地產(chǎn)等相關(guān)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，EPS板的生產(chǎn)量也急速上升，相應(yīng)的檢測工作也是必不可少的。

在EPS板檢測的工作過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》（GB/T 10801.1-2002）、《硬質(zhì)泡沫塑料 壓縮性能的測定》（GB/T 8813-2008）對苯板壓縮強度檢測方法和判定規(guī)則，在實際操作中容易存在誤差，結(jié)果備受爭議，當(dāng)苯板壓縮強度檢測結(jié)果存在爭議時，各單位往往無章可依，或無法明確判定。因此，本文就苯板檢測過程中可能出現(xiàn)的誤差問題，進行原因分析，并提出相關(guān)建議進行改進。

2 誤差分析

EPS板壓縮強度的檢測，首先應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》（GB/T 10801.1-2002）的檢驗要求，按照標(biāo)準(zhǔn)《硬質(zhì)泡沫塑料 壓縮性能的測定》（GB/T 8813-2008）的試驗步驟進行。

標(biāo)準(zhǔn)試樣尺寸為（100±1）mm×（100±1）mm×（50±1）mm，原理是用壓縮設(shè)備（以下稱萬能試驗機）對標(biāo)準(zhǔn)試樣垂直施加壓力，萬能試驗機壓板速度為5mm/min，1min后可通過計算（或力-時間圖像）得到壓縮強度或者相對形變?yōu)?0%的壓縮應(yīng)力。《硬質(zhì)泡沫塑料 壓縮性能的測定》（GB/T 8813-2008）中9.22定義：力-位移曲線上斜率最大的直線部分延伸至力零位線，其交點為“形變零點”，形變零點（x軸）向右5mm（60s）所對應(yīng)的壓縮力（y軸）即壓縮強度或者相對形變?yōu)?0%的壓縮應(yīng)力，標(biāo)準(zhǔn)中給出這種方法的3個圖例，如圖1。

如果嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求，因為萬能試驗機沒有內(nèi)置自動求斜率的程序，也就不能自動給出壓縮力及壓縮強度，需要人工目測曲線，得到相對符合要求的斜率的切線，再在坐標(biāo)系中取得需要的數(shù)值，此時難免出現(xiàn)由于個體差異引起的誤差，如誤差值對結(jié)果有直接的影響，這時要對結(jié)果進行必要的修正，或者對試驗過程的精確度予以提高。

3 建議解決辦法

為了嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的要求執(zhí)行，同時方便檢測工作，提高檢測精度與工作效率，以下將提出幾種建議解決辦法。

3.1 內(nèi)置自動化程序

萬能試驗機內(nèi)置程序升級，通過對試驗曲線數(shù)據(jù)的分析，得到標(biāo)準(zhǔn)要求的理想斜率，得到標(biāo)準(zhǔn)定義的形變零點，同時可以給出形變10%的壓縮強度，由于是通過計算機計算得出的結(jié)果，這樣就會避免由于個體差異因素造成的誤差，檢測數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，檢測結(jié)果更加公正。

通過大量實驗圖像與數(shù)據(jù)的分析，我們一般會得到兩類力-時間圖像（如圖2-1、圖2-2），2-1力與時間（變形量）成正比例關(guān)系，y=ax+b；2-2力與時間（變形量）成正相關(guān)，圖像斜率先增大后減小，通過對經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行修正、擬合，發(fā)現(xiàn)可以近似由一段拋物線和一段直線組成，因此得到經(jīng)驗公式，

在檢測結(jié)果中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)EPS苯板檢測圖像為2-1類時，利用這種方法偏差較小，數(shù)據(jù)合理；當(dāng)EPS板檢測圖像為2-2類時，利用這種方法測量會產(chǎn)生偏差，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，理論上得到的EPS板形變量實際要大于10%，同時，EPS苯板實際壓縮強度也會大于EPS板理論上形變10%的壓縮強度，即標(biāo)準(zhǔn)中給出的方法得到的測量值是偏大的，為了消除這種偏差，給出第二種建議和解決方法，如下3.2。

3.2 重新定義形變零點

在這里，我們建議定義形變零點為力-時間圖像與X軸的交點，這樣可以消除由于定義引起的偏差，測量值更接近實際，同時方便計算和理解。在這種情況下，當(dāng)形變10%時，即5mm，苯板與壓板產(chǎn)生作用力試驗時間為1min，當(dāng)力-時間圖像從（0，0）開始的情況下可以讀取圖像橫坐標(biāo)為60s時點的縱坐標(biāo)的值，即為形變10%時壓縮力值，將壓縮力值F除以接觸面積A（10-2m2）得到壓縮強度，因為壓縮強度與壓縮力值成正比例P=F/A，所以我們只關(guān)注應(yīng)力值即可。

理論上萬能試驗機需要從開始試驗的同時，使壓板與苯板接觸產(chǎn)生相互作用力，這樣萬能試驗機得到的連續(xù)數(shù)據(jù)是有效的，圖像是連續(xù)的且從（0，0）開始，這時可以正常得到形變10%時的壓縮力值。

但是在實際檢測工作中，通常會出現(xiàn)以下兩種現(xiàn)象：當(dāng)還未點擊實驗開始按鈕時，調(diào)試好的壓板組件與苯板接觸，并產(chǎn)生相互作用力，此時圖像從（0，y）開始，如圖3-1；當(dāng)點擊實驗開始時，壓板與苯板并未接觸，而是實驗開始幾秒后才產(chǎn)生作用力，此時圖像從（x，0）開始，如圖3-2。以上兩種情況，第一種數(shù)據(jù)沒有參照價值，第二種可以將圖像向左平移x，讀取相應(yīng)的坐標(biāo)值，即在原坐標(biāo)系中直接讀取（60+x，y），但是原圖中x的確定往往有誤差，這兩種圖像是不合格的試驗圖像，應(yīng)該保存，作為參考，但是不能作為檢測結(jié)果，需重新制樣進行檢測，直到得到滿意結(jié)果。

在檢測過程中，由于人為操作萬能試驗機不能保證壓板的位置恰到好處，就不能確定苯板厚度形變10%時的圖像位置坐標(biāo)，不能準(zhǔn)確讀出需要的應(yīng)力數(shù)值，而通過經(jīng)驗判斷進行估計會產(chǎn)生誤差，影響檢測的精密度和檢測的嚴(yán)謹(jǐn)性及工作效率，特別是對于在標(biāo)準(zhǔn)值附近的數(shù)值，我們需要更精準(zhǔn)的理論依據(jù)和實驗數(shù)據(jù)，來進行試驗數(shù)據(jù)的判定。綜上所述，系統(tǒng)需要通過改進來減小誤差，提高工作效率。

建議解決辦法：在萬能試驗機或其他測試設(shè)備上裝配傳感器，并內(nèi)置程序，只有當(dāng)壓板剛與苯板產(chǎn)生相互作用力時，同時計算實驗時間，圖像從零點開始，并自動檢測60s時的壓縮力值，除以接觸面積，即可自動給出需要的壓縮強度，這樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度會有所提高，減少了設(shè)備及人為的誤差。

4 歸納總結(jié)

苯板壓縮強度與形變量（壓縮時間）的關(guān)系有兩種，2-1類圖像相對符合正比例，y=k1x；2-2類圖像相對符合正相關(guān)，可以拆分為如下兩部分y=ax2+bx+c（0

若EPS板圖像是2-1類圖像，我們可以通過升級萬能試驗機內(nèi)部程序這種辦法，提高智能化程度，減少人為誤差，使實驗結(jié)果更接近實際，達到提高檢測精度的目的。

若EPS板圖像是2-2類圖像，通過合理定義形變零點，并利用傳感器使圖像從坐標(biāo)系的（0，0）開始，避免產(chǎn)生3-1、3-2類圖像，使圖像更加直觀，原理上結(jié)果更接近形變10%的壓縮強度，并且完全避免了人工差異產(chǎn)生的誤差，從而達到消除由于操作差異引起誤差的目的。

5 意義

本文旨在同等條件下，嚴(yán)格依據(jù)《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》（GB/T 10801.1-2002）的要求，按照《硬質(zhì)泡沫塑料 壓縮性能的測定》（GB/T 8813-2008）并結(jié)合實際情況進行檢驗，減少或消除由于概念理解差異、人員操作以及設(shè)備程序造成的誤差，提高檢測精度、工作效率，EPS板壓縮強度檢測結(jié)果是符合隨機分布的，對于在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值附近的檢測數(shù)據(jù)，提供了修正的建議和有力的理論依據(jù)，避免由于這部分實驗結(jié)果造成的各方意見不同。

作者簡介

楊繼武，現(xiàn)任盤錦市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗所所長。

王勇，現(xiàn)任盤錦市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗所副所長。

周峰，助理工程師，現(xiàn)于盤錦市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗所從事物理檢測與研究工作。

董湘玲，助理工程師，現(xiàn)于盤錦市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所從事建材裝飾材料檢驗工作。