团体标准编制说明《粘结剂的粘结界面拉伸与剪切强度试验方法-十字交叉法》

团体标准编制说明《粘结剂的粘结界面拉伸与剪切强度试验方法-十字交叉法》一、工作简况1.任务来源根据CSTM标准委员会文件（材试标字[2020]114号）“关于CSTM标准《粘结剂的粘结界面拉伸与剪切强度试验方法-十字交叉法》的立项公告”，标准计划编号为CSTMLX031400444-2020,由中国建材检验认证集团股份有限公司主要负责起草CSTM标准《粘结剂的粘结界面拉伸与剪切强度试验方法-十字交叉法》编制工作。标准归口管理委员会为CSTM/FC03/TC14建筑材料领域委员会工业陶瓷技术委员会。2.主要工作工程收到CSTM标准立项公告后，中国建材检验认证集团股份有限公司牵头邀请行业内相关科研、企业单位参加标准的编制工作，召集专家组成立了《粘结剂的粘结界面拉伸与剪切强度试验方法-十字交叉法》CSTM标准制定工作组。2019年12月完成了标准草案。2020年6月，该标准获得CSTM标准委员会的通过。2020年9月对标准要求中指标的验证试验分析。2021年5月完成了《粘结剂的粘结界面拉伸与剪切强度试验方法-十字交叉法》征求意见稿、标准编制说明及有关附件的编写。二、标准化简况及制定原则1.标准化简况在实际生产和生活中，很多固体结构材料都是通过粘结剂相互粘结在一起形成具体构件而发挥功能的，如陶瓷和金属粘结在一起用于高温试验场合。这些通过粘结剂粘结而形成的构件的强度和可靠性、安全性，除了与固体结构材料本身的强度有关外，还与粘结剂粘结界面的强度有关。准确评价粘结剂粘结界面粘结强度，对于保障整个结构的安全性和可靠性，具有重要的意义。本标准适用于各种高强度粘接剂的材料研究、质量控制、性能表征以及设计数据采集等用途。2.制定原则各种各样的粘接剂广泛应用于机械、化工、电器和建筑领域。当前国内外对测量固体材料之间粘结剂的结合强度、包括不同材料或相同材料之间通过粘结剂结合后的界面拉伸和剪切强度的评价方法和标准，都不能完全满足简单和准确测试粘结剂界面粘结拉伸强度和剪切强度的要求，因此有必要研究新的测试方法，并制定更加完善的测试固体材料之间的粘结剂界面粘结强度的标准。玻璃与玻璃之间、陶瓷与陶瓷之间、陶瓷与金属之间通过粘接剂相互连接，对于材料保护、抗高温、抗腐蚀、耐磨损、安全性等工程应用具有重要的意义。因此构件的性能和可靠性很大程度依赖于粘接剂的强度。但是粘结界面强度的测试一直存在许多问题，而且粘接强度还与粘接面的材性和光洁度有关。拉伸和剪切强度是衡量两种材料粘接好坏的重要指标。对于粘接材料中含有一面是脆性材料的情况，由于夹持问题，界面强度测试不能采用常规拉伸的方法，工程人员和科研人员一直都在寻求一种能够简易测试两种固体材料粘结的拉伸和剪切粘接强度的压缩加载的方法。我们在大量研究脆性材料界面强度测试技术的基础上，综合分析了不同方法的优缺点，并提出一种既可以测试粘结剂粘结界面拉伸强度、又可由测试界面剪切强度的压缩载荷加载方法。这种方法测试陶瓷等脆性材料的界面强度具有很大的优越性。本标准制定的原则是保持标准的科学性和适用性。本标准严格遵照GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分标准的结构和编写》的有关规定起草，同时积极采用国外先进技术指标，本着促进陶瓷行业技术进步，提高产品质量；合理利用资源，提高经济效益；满足用户要求，促进对外贸易的原则编写。三．采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准水平的对比情况本标准未采纳国际标准和国外先进标准。四、标准主要内容1.编制原则本文件严格遵循GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的有关规定，结合当前粘结剂性能检测领域的发展需求，参考国内外先进的技术方法，本着理论基础与实际生产相结合的原则，确保试验方法的可操作性和试验结果的准确性编写。2术语定义下列术语和定义适用于本文件。2.1粘结剂adhesive使相同或不同材料连接或贴合的各种应力材料的总称。2.2十字交叉试样cross-bondedsample试样为两个大小形状相同的矩形截面长条，以十字交叉的形式粘结在一起，如图1所示。注1：用来制作十字交叉试样的两个条形试样的材质可以是相同的，也可以是不同材料。注2：试样粘结可以采用任何化学或物理的粘结方法。注3：两个试样应互相垂直且居中对称，偏差不超过±1°(α=90°±1°)。图1十字交叉试样的示意图2.3拉伸断裂载荷tensilefractureload拉伸粘结强度试验中施加到十字交叉试样上界面开裂时刻所对应的最大载荷。2.4界面拉伸粘结强度interfacialtensilebondingstrength界面拉伸粘结强度试验中施加到十字交叉试样界面上的最大拉伸应力。注：界面拉伸粘结强度是通过拉伸断裂载荷和粘结面积计算所得。2.5剪切断裂载荷shearfractureload剪切粘结强度试验中施加到十字交叉试样上界面开裂时刻所对应的最大载荷。2.6界面剪切粘结强度interfacialshearbondingstrength界面剪切粘结强度试验中施加到十字交叉试样界面上的最大剪切应力。注：界面剪切粘结强度是通过剪切断裂载荷和粘结面积计算所得。3测试原理本文件规定了在室温下通过采用十字交叉法测量不同材料或相同材料之间通过粘结剂结合后的界面拉伸和剪切强度的试验方法，并对试样制备方法、试验模式、速率（加载速率或横梁位移速率）、数据采集和报告程序等进行了规范。通过对十字交叉试样施加载荷在粘结界面处产生均匀拉伸或剪切应力，从而导致界面脱粘。将十字交叉试样以两种不同放置方式固定好后再施加载荷，可以得到界面拉伸和剪切粘结强度。对于界面拉伸粘结强度测试，试样通过压缩载荷产生单轴的界面拉伸应力，如图2(a)所示。对于界面剪切粘结强度测试，压缩载荷作用在垂直小方柱上，在粘结界面上产生剪切应力，如图2(b)所示。试验以某一恒定的速率加载，直至界面断开，采用界面开裂时对应的载荷值和粘结面积计算拉伸和剪切粘结强度。a）界面拉伸粘结强度试验中十字交叉试样承载方式、支撑面和粘结面示意图b)界面剪切粘结强度试验中十字交叉试样承载方式、支撑面和粘结面示意图标引序号说明：1—粘结界面；F—载荷；q—支撑面反作用力。图2测量十字交叉试样的界面拉伸和剪切粘结强度示意图4.试验步骤本文件对测试过程的操作步骤、操作方法和应注意的事项作了详细说明。实验步骤包括准备试样、界面拉伸粘结强度的测量、界面剪切粘结强度的测量、界面粘接面积测量、环境测量以及界面破坏模式的记录等。试样测试的操作步骤和操作方法，在文件的标准文本中有详细的说明，而文中提及的一些注意事项来源于试验操作过程中，大量的试验验证工作往往会发现试验操作过程中存在的一些问题，列出这些所需要注意的事项，可以总结出试验过程中可能发生的一些问题，避免应试验操作不当从而引起的试验误差，既保证了试验结果的准确性，又提高了试验效率。五．主要试验（或验证）情况分析及预期经济效益标准起草小组根据标准要求建立了粘结剂的粘结界面拉伸与剪切强度试验方法-十字交叉法的试验方案。为了使试验具有代表性，我们对不同粘结剂的界面拉伸与剪切强度进行测试，按照试验方案完成了验证试验。具体试验及验证结果见验证试验报告。本标准制定后，可以准确测量各种固体材料之间粘结剂粘结界面粘结强度，从而对合理评价夹层玻璃的粘结强度，及玻璃幕墙中结构胶的粘结强度，夹层玻璃的界面强度，陶瓷与金属、陶瓷与陶瓷之间的强度测试和可靠性评价均有重要意义。六、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性：本标准填补了粘结剂的粘结界面力学性能检测方法的空白，与现行相关法律、法规、规章及相关标准完全协调。七、重大分歧意见的处理经过和依据：暂无重大分歧意见。八．标准水平建议，预期的社会经济效果：本标准属于国际先进。本标准测试技术的推广应用对各种高强粘接剂的质量控制和应用以及重要复合构件的检测和评价有实用价值，有助于产生良好的经济效益和社会效益。九、贯彻标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过度办法、实施日期等）：建议为推荐性标准。本标准文件审查通过后，希望尽快发布实施，特别是加强与相关生产单位、下游应用单位、编制单位、质监单位进行宣贯与沟通。十、废止