土工合成材料 抗紫外線性能試驗(yàn) 熒光紫外燈法 編制說明

1.任務(wù)來源和起草單位根據(jù)國(guó)標(biāo)委的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂定計(jì)劃，項(xiàng)目編號(hào)為：20221373-T-608《土工合成材料抗紫外線性能熒光紫外燈法》標(biāo)準(zhǔn)列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目，并與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)同步制定外文版。該項(xiàng)目由全國(guó)紡織品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)產(chǎn)業(yè)用紡織品分會(huì)歸口，由上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司、中紡標(biāo)檢驗(yàn)認(rèn)證股份有限公司等單位負(fù)責(zé)起草。2.主要工作過程2022年12月至2023年2月，計(jì)劃下達(dá)后，成立了標(biāo)準(zhǔn)起草小組，確定了編制標(biāo)準(zhǔn)并同步制定外文版的主要原則。2023年3月至2023年5月，收集和分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，為修訂標(biāo)準(zhǔn)打下基礎(chǔ)。2023年6月至2024年2月，選取樣品并進(jìn)行試驗(yàn)，為確定試驗(yàn)參數(shù)和具體細(xì)節(jié)提供依據(jù)。并對(duì)土工合成材料行業(yè)進(jìn)行調(diào)研，充分接收從業(yè)人員對(duì)原標(biāo)準(zhǔn)的意見，作為本次修訂的參考。2024年3月至2024年6月，補(bǔ)充驗(yàn)證試驗(yàn)，修改完成征求意見稿。2024年7月，標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿在全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息公共服務(wù)平臺(tái)、全國(guó)紡織品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)產(chǎn)業(yè)用紡織品分會(huì)內(nèi)部等廣泛征求意見。土工合成材料包括土工織物、土工膜、土工特種材料、土工復(fù)合材料等多類型產(chǎn)品，是巖土工程和土木工程中與土壤和（或）其他材料相接觸使用的合成材料產(chǎn)品的總稱，是產(chǎn)業(yè)用紡織品在土工領(lǐng)域應(yīng)用的重要產(chǎn)品，是與鋼筋、水泥、木材并列的四大建筑材料之一，廣泛應(yīng)用于交通、水利、建筑、環(huán)保等領(lǐng)域。土工合成材料作為工程用基礎(chǔ)原材料，通常情況下是工程招標(biāo)或驗(yàn)收時(shí)按照貿(mào)易雙方合同要求進(jìn)行監(jiān)管，合同中會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行規(guī)定，其中測(cè)試方法采用已發(fā)布統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，也有引用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況。對(duì)于特大洪水抗災(zāi)等特殊情況下，是由國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局委派相關(guān)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)深入施工現(xiàn)場(chǎng)或企業(yè)車間進(jìn)行抽樣檢測(cè)?？棺贤饩€性能是土工合成材料耐久特性的重要參數(shù)，是目前國(guó)內(nèi)外工程項(xiàng)目的重要考核指標(biāo)。由于國(guó)內(nèi)并沒有統(tǒng)一的國(guó)家測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)內(nèi)都是參考塑料、橡膠等材料進(jìn)行測(cè)試，無論是樣品的制取、測(cè)試步驟、測(cè)試參數(shù)等都無法統(tǒng)一，造成生產(chǎn)企業(yè)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及項(xiàng)目建設(shè)單位等上下游的要求不一致，不利于行業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量溯源的統(tǒng)一性。本標(biāo)準(zhǔn)的制定，有利于提高土工合成材料抗紫外線老化性能評(píng)價(jià)的一致性和規(guī)范性，提高產(chǎn)品檢驗(yàn)的科學(xué)性和合理性，從而為工程質(zhì)量提供有力保障，為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、工程驗(yàn)收提供可靠依據(jù)。1.標(biāo)準(zhǔn)編寫格式依據(jù)GB/T1.1《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》進(jìn)行編寫。2.本標(biāo)準(zhǔn)制定應(yīng)保證標(biāo)準(zhǔn)的適用性，能覆蓋各類土工合成材料。3.本標(biāo)準(zhǔn)制定應(yīng)結(jié)合土工合成材料工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用現(xiàn)狀的要求，針對(duì)土工合成材料的抗紫外線性能設(shè)計(jì)合理的試驗(yàn)條件要求。4.本標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)內(nèi)外首部針對(duì)土工合成材料抗紫外老化性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試方法應(yīng)兼顧可操作性和國(guó)際通用性。本標(biāo)準(zhǔn)說明了紫外熒光老化試驗(yàn)方法的適用范圍。應(yīng)用及局限性補(bǔ)充說明列于附錄A章節(jié)。2規(guī)范性引用文件該章節(jié)無需說明。3術(shù)語和定義本標(biāo)準(zhǔn)選取了重點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)和專業(yè)術(shù)語進(jìn)行解釋，使用戶更加清晰的了解和使用本標(biāo)準(zhǔn)。術(shù)語定義參考了專業(yè)物理學(xué)術(shù)語詞條和美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTMG133-22《非金屬材料的自然和人工老化試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語》。4原理本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)熒光紫外老化試驗(yàn)原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，強(qiáng)調(diào)了紫外線對(duì)土工合成材料的老化作用。5試驗(yàn)設(shè)備本標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)介紹了試驗(yàn)所用的紫外老化試驗(yàn)機(jī)及其核心構(gòu)件。紫外老化試驗(yàn)機(jī)最先由美國(guó)公司發(fā)明并不斷迭代，其設(shè)備構(gòu)造具有先進(jìn)性且已普遍被其他生產(chǎn)商使用，因此本標(biāo)準(zhǔn)示意的紫外老化試驗(yàn)機(jī)原型參考了美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTMG154-23《材料暴露用熒光紫外燈裝置的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程》。可選的光源包括UVA-340熒光紫外燈和UVB-313熒光紫外燈，標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)不能混合使用。UVA-340熒光紫外燈的波長(zhǎng)分布更接近于基準(zhǔn)輻射，提供更接近于自然暴露的光輻射；UVB-313熒光紫外會(huì)導(dǎo)致自然環(huán)境中不會(huì)發(fā)生的老化過程，優(yōu)勢(shì)是能加快試驗(yàn)速度，注釋支持了這一觀點(diǎn)?？蛇x的溫度計(jì)包括黑標(biāo)溫度計(jì)(BST)和黑板溫度計(jì)(BPT)，簡(jiǎn)要介紹了兩種溫度計(jì)的區(qū)別。可選的潤(rùn)濕系統(tǒng)包括冷凝裝置或噴淋裝置。冷凝裝置用于模擬溫差大的黑夜環(huán)境，噴淋裝置用于模擬暴雨環(huán)境。盡管推薦的試驗(yàn)條件中未給出噴淋步驟，但噴淋步驟通過雙方協(xié)商仍然是可選的。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了潤(rùn)濕水質(zhì)要求，以避免污染設(shè)備或樣品進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果。6試樣本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了試樣應(yīng)制備對(duì)照組和老化組，試樣數(shù)量及尺寸應(yīng)根據(jù)老化后的性能測(cè)試確定。為便于標(biāo)準(zhǔn)的廣泛應(yīng)用，給出了常見土工合成材料的性能測(cè)試參數(shù)和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)上述規(guī)定，用戶可根據(jù)設(shè)計(jì)要求或工程需求靈活選擇試樣數(shù)量及尺寸。7試驗(yàn)步驟本標(biāo)準(zhǔn)給出了推薦的試驗(yàn)條件，試驗(yàn)條件參考以下標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)證試驗(yàn)確定：GB/T31899-2015《紡織品耐候性試驗(yàn)紫外光曝曬》、ASTMD7238-20《用紫外老化試驗(yàn)機(jī)測(cè)定未增強(qiáng)聚烯烴土工膜暴露效果的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》、GB/T16422.3-2022(ISO4892-3:2016,IDT)《塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法第三部分：熒光紫外燈》。各類土工合成材料熒光紫外老化試驗(yàn)的驗(yàn)證數(shù)據(jù)如表1~表10所示，實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)數(shù)據(jù)如表11和表12所示。從驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出暴露面為織物的土工合成材料抗紫外線性能顯著低于土工格室、土工格柵、土工膜等暴露面為其他材料的土工合成材料，故不同類型材料的老化條件應(yīng)獨(dú)立設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)數(shù)據(jù)表明該試驗(yàn)方法的可重復(fù)性較好。表1驗(yàn)證試驗(yàn)1#表2驗(yàn)證試驗(yàn)2#表3驗(yàn)證試驗(yàn)3#表4驗(yàn)證試驗(yàn)4#表5驗(yàn)證試驗(yàn)5#表6驗(yàn)證試驗(yàn)6#表7驗(yàn)證試驗(yàn)7#表8驗(yàn)證試驗(yàn)8#/%關(guān)閉光源，黑標(biāo)溫度60℃。老化時(shí)間480h/960h表9驗(yàn)證試驗(yàn)9#化誘導(dǎo)時(shí)間化誘導(dǎo)時(shí)間表10驗(yàn)證試驗(yàn)10#/%/%表11實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)試驗(yàn)1#表12實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)試驗(yàn)2#8試驗(yàn)結(jié)果本標(biāo)準(zhǔn)給出了性能保持率的計(jì)算方法。注釋1補(bǔ)充了性能保持率大于100%的可能性，這可能是由于短時(shí)間的光熱作用消除了材料內(nèi)應(yīng)力、改善其結(jié)晶區(qū)。10試驗(yàn)報(bào)告該章節(jié)無需說明。紫外熒光老化試驗(yàn)是基于人工模擬自然環(huán)境下的加速老化試驗(yàn)，與自然暴露的相關(guān)性和差異性有必要進(jìn)一步解釋，因此在附錄A中介紹其應(yīng)用及局限。受阻酚類穩(wěn)定劑在土工合成材料廣泛使用，這種物質(zhì)在紫外光照下會(huì)轉(zhuǎn)化成帶有過氧環(huán)己二酮、環(huán)戊烯酮、環(huán)戊二烯酮等結(jié)構(gòu)的新物質(zhì)，該轉(zhuǎn)化產(chǎn)物仍具有抗氧化性能，但存在對(duì)高溫不耐受的問題。常壓氧化誘導(dǎo)采用200℃~210℃高溫，測(cè)試方法不適用。因此建議通過高壓高氧環(huán)境加速其氧化的方法評(píng)估老化后剩余壽命。該觀點(diǎn)在A.5中進(jìn)行了介紹。補(bǔ)充說明了UVA-340熒光紫外燈與UVB-313熒光紫外燈的相對(duì)光譜分布情況和與基準(zhǔn)太陽輻射對(duì)比的輻照度情況。參考了ASTMG154-23《材料暴露用熒光紫外燈裝置的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程》和ASTMG177-03《參考太陽紫外線光譜分布的標(biāo)準(zhǔn)表》。目前，土工合成材料抗紫外性能缺乏專用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，多采用或參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4892-3:2016《塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法第三部分：熒光紫外燈》（已同等采用轉(zhuǎn)化為我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件與塑料制品契合，但不適用于土工布等土工合成材料，土工合成材料類別繁多，包括大量纖維織物和復(fù)合材料，ISO4892-3:2016缺乏這類材料的驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此將該標(biāo)準(zhǔn)廣泛用于土工合成材料的抗紫外性能試驗(yàn)有失妥當(dāng)。類似的，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMD7238-20《用紫外老化試驗(yàn)機(jī)測(cè)定未增強(qiáng)聚烯烴土工膜暴露效果的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》專用于測(cè)試土工膜的抗紫外性能，尚無其他種類土工合成材料的抗紫外性能標(biāo)準(zhǔn)。與目前公開的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，本標(biāo)準(zhǔn)首次提出根據(jù)土工合成材料的暴露面材料選擇抗紫外線性能試驗(yàn)條件，并進(jìn)行了大量驗(yàn)證試驗(yàn)，以求滿足各類土工合成材料的測(cè)試需求。本標(biāo)準(zhǔn)制定過程中參考了最新版國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了土工合成材料抗紫外線性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的空白。本標(biāo)準(zhǔn)兼具國(guó)際先進(jìn)水平，又充分考慮可操作性。做到與國(guó)際接軌、技術(shù)先進(jìn)，且具有較強(qiáng)可操作性的原則，達(dá)到了國(guó)際同等技術(shù)水平。六、與有關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)為新