土工合成材料 抗紫外线性能试验 荧光紫外灯法 编制说明

1.任务来源和起草单位根据国标委的国家标准制修订定计划，项目编号为：20221373-T-608《土工合成材料抗紫外线性能荧光紫外灯法》标准列入国家标准制定项目，并与国家标准同步制定外文版。该项目由全国纺织品标准化技术委员会产业用纺织品分会归口，由上海勘测设计研究院有限公司、中纺标检验认证股份有限公司等单位负责起草。2.主要工作过程2022年12月至2023年2月，计划下达后，成立了标准起草小组，确定了编制标准并同步制定外文版的主要原则。2023年3月至2023年5月，收集和分析国内外相关资料，为修订标准打下基础。2023年6月至2024年2月，选取样品并进行试验，为确定试验参数和具体细节提供依据。并对土工合成材料行业进行调研，充分接收从业人员对原标准的意见，作为本次修订的参考。2024年3月至2024年6月，补充验证试验，修改完成征求意见稿。2024年7月，标准征求意见稿在全国标准信息公共服务平台、全国纺织品标准化技术委员会产业用纺织品分会内部等广泛征求意见。土工合成材料包括土工织物、土工膜、土工特种材料、土工复合材料等多类型产品，是岩土工程和土木工程中与土壤和（或）其他材料相接触使用的合成材料产品的总称，是产业用纺织品在土工领域应用的重要产品，是与钢筋、水泥、木材并列的四大建筑材料之一，广泛应用于交通、水利、建筑、环保等领域。土工合成材料作为工程用基础原材料，通常情况下是工程招标或验收时按照贸易双方合同要求进行监管，合同中会对产品质量进行规定，其中测试方法采用已发布统一的国家标准，也有引用行业标准、地方标准或企业标准的情况。对于特大洪水抗灾等特殊情况下，是由国家市场监管总局委派相关第三方检测机构深入施工现场或企业车间进行抽样检测。抗紫外线性能是土工合成材料耐久特性的重要参数，是目前国内外工程项目的重要考核指标。由于国内并没有统一的国家测试方法标准，行业内都是参考塑料、橡胶等材料进行测试，无论是样品的制取、测试步骤、测试参数等都无法统一，造成生产企业、检测机构以及项目建设单位等上下游的要求不一致，不利于行业发展的标准化与质量溯源的统一性。本标准的制定，有利于提高土工合成材料抗紫外线老化性能评价的一致性和规范性，提高产品检验的科学性和合理性，从而为工程质量提供有力保障，为推动产业发展、工程验收提供可靠依据。1.标准编写格式依据GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》进行编写。2.本标准制定应保证标准的适用性，能覆盖各类土工合成材料。3.本标准制定应结合土工合成材料工程设计与应用现状的要求，针对土工合成材料的抗紫外线性能设计合理的试验条件要求。4.本标准为国内外首部针对土工合成材料抗紫外老化性能测试标准，测试方法应兼顾可操作性和国际通用性。本标准说明了紫外荧光老化试验方法的适用范围。应用及局限性补充说明列于附录A章节。2规范性引用文件该章节无需说明。3术语和定义本标准选取了重点技术指标和专业术语进行解释，使用户更加清晰的了解和使用本标准。术语定义参考了专业物理学术语词条和美国材料试验协会标准ASTMG133-22《非金属材料的自然和人工老化试验的标准术语》。4原理本标准对荧光紫外老化试验原理进行了简要介绍，强调了紫外线对土工合成材料的老化作用。5试验设备本标准详细介绍了试验所用的紫外老化试验机及其核心构件。紫外老化试验机最先由美国公司发明并不断迭代，其设备构造具有先进性且已普遍被其他生产商使用，因此本标准示意的紫外老化试验机原型参考了美国材料试验协会标准ASTMG154-23《材料暴露用荧光紫外灯装置的标准操作规程》。可选的光源包括UVA-340荧光紫外灯和UVB-313荧光紫外灯，标准中强调不能混合使用。UVA-340荧光紫外灯的波长分布更接近于基准辐射，提供更接近于自然暴露的光辐射；UVB-313荧光紫外会导致自然环境中不会发生的老化过程，优势是能加快试验速度，注释支持了这一观点。可选的温度计包括黑标温度计(BST)和黑板温度计(BPT)，简要介绍了两种温度计的区别。可选的润湿系统包括冷凝装置或喷淋装置。冷凝装置用于模拟温差大的黑夜环境，喷淋装置用于模拟暴雨环境。尽管推荐的试验条件中未给出喷淋步骤，但喷淋步骤通过双方协商仍然是可选的。本标准规定了润湿水质要求，以避免污染设备或样品进而影响试验结果。6试样本标准规定了试样应制备对照组和老化组，试样数量及尺寸应根据老化后的性能测试确定。为便于标准的广泛应用，给出了常见土工合成材料的性能测试参数和执行标准。根据上述规定，用户可根据设计要求或工程需求灵活选择试样数量及尺寸。7试验步骤本标准给出了推荐的试验条件，试验条件参考以下标准及验证试验确定：GB/T31899-2015《纺织品耐候性试验紫外光曝晒》、ASTMD7238-20《用紫外老化试验机测定未增强聚烯烃土工膜暴露效果的标准试验方法》、GB/T16422.3-2022(ISO4892-3:2016,IDT)《塑料实验室光源暴露试验方法第三部分：荧光紫外灯》。各类土工合成材料荧光紫外老化试验的验证数据如表1~表10所示，实验室间比对数据如表11和表12所示。从验证试验数据可以看出暴露面为织物的土工合成材料抗紫外线性能显著低于土工格室、土工格栅、土工膜等暴露面为其他材料的土工合成材料，故不同类型材料的老化条件应独立设计。实验室间比对数据表明该试验方法的可重复性较好。表1验证试验1#表2验证试验2#表3验证试验3#表4验证试验4#表5验证试验5#表6验证试验6#表7验证试验7#表8验证试验8#/%关闭光源，黑标温度60℃。老化时间480h/960h表9验证试验9#化诱导时间化诱导时间表10验证试验10#/%/%表11实验室间比对试验1#表12实验室间比对试验2#8试验结果本标准给出了性能保持率的计算方法。注释1补充了性能保持率大于100%的可能性，这可能是由于短时间的光热作用消除了材料内应力、改善其结晶区。10试验报告该章节无需说明。紫外荧光老化试验是基于人工模拟自然环境下的加速老化试验，与自然暴露的相关性和差异性有必要进一步解释，因此在附录A中介绍其应用及局限。受阻酚类稳定剂在土工合成材料广泛使用，这种物质在紫外光照下会转化成带有过氧环己二酮、环戊烯酮、环戊二烯酮等结构的新物质，该转化产物仍具有抗氧化性能，但存在对高温不耐受的问题。常压氧化诱导采用200℃~210℃高温，测试方法不适用。因此建议通过高压高氧环境加速其氧化的方法评估老化后剩余寿命。该观点在A.5中进行了介绍。补充说明了UVA-340荧光紫外灯与UVB-313荧光紫外灯的相对光谱分布情况和与基准太阳辐射对比的辐照度情况。参考了ASTMG154-23《材料暴露用荧光紫外灯装置的标准操作规程》和ASTMG177-03《参考太阳紫外线光谱分布的标准表》。目前，土工合成材料抗紫外性能缺乏专用的测试标准，多采用或参考国际标准ISO4892-3:2016《塑料实验室光源暴露试验方法第三部分：荧光紫外灯》（已同等采用转化为我国国家标准该标准试验条件与塑料制品契合，但不适用于土工布等土工合成材料，土工合成材料类别繁多，包括大量纤维织物和复合材料，ISO4892-3:2016缺乏这类材料的验证试验数据，因此将该标准广泛用于土工合成材料的抗紫外性能试验有失妥当。类似的，美国标准ASTMD7238-20《用紫外老化试验机测定未增强聚烯烃土工膜暴露效果的标准试验方法》专用于测试土工膜的抗紫外性能，尚无其他种类土工合成材料的抗紫外性能标准。与目前公开的标准对比，本标准首次提出根据土工合成材料的暴露面材料选择抗紫外线性能试验条件，并进行了大量验证试验，以求满足各类土工合成材料的测试需求。本标准制定过程中参考了最新版国际标准、美国材料试验协会标准与国家标准，填补了土工合成材料抗紫外线性能测试标准的空白。本标准兼具国际先进水平，又充分考虑可操作性。做到与国际接轨、技术先进，且具有较强可操作性的原则，达到了国际同等技术水平。六、与有关法律、法规、规章及相关标准的关系本标准为新