塑料管材是高科技復合而成的化學建材，而化學建材是繼鋼材、木材、水泥之后，當代新興的第四大類新型建筑材料，根據(jù)中研網(wǎng)發(fā)布的《2020塑料管材行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景趨勢分析》報告，中國塑料管材加工業(yè)經(jīng)歷多年的快速增長期,現(xiàn)在無論是管材生產(chǎn)量還是消費量都穩(wěn)居世界第一位，目前我國有6000多家左右的塑料管材生產(chǎn)企業(yè)，其中，具有一定規(guī)模的有3000多家左右，因此可以說管材是一個比較成熟的產(chǎn)品，各行業(yè)都有相應的技術標準。

塑料管材分為熱塑性塑料管和熱固性塑料管兩大類，其中具有加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料為熱塑性塑料，以熱塑性塑料為材料而制成的管制品統(tǒng)稱為熱塑性塑料管材。主要的熱塑性塑料管材有聚乙烯（PE）管材、聚丙烯（PP）管材、聚苯乙烯（PS）管材等，因具有節(jié)能節(jié)材、環(huán)保、輕質(zhì)高強、耐腐蝕、施工和維修簡便和使用壽命長等優(yōu)點，熱塑性塑料管材廣泛應用于建筑給排水、城鄉(xiāng)給排水、農(nóng)業(yè)灌溉等建筑業(yè)、市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)領域。

為保障管材產(chǎn)品良好的質(zhì)量以供施工和日后的正常使用，需要根據(jù)相應的產(chǎn)品標準和技術指標對管材進行檢測，其中管材的強度指標檢測項目有徑向的抗壓強度即環(huán)剛度、柔度、彎曲度、沖擊強度等，下面就將根據(jù)ISO 9969和GB/T9647《熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定》來詳細介紹熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定方法。

一、試驗原理

以管材在恒速變形時所測得的負荷和變形量確定環(huán)剛度。用兩個相互平行的平板對一段水平放置的管材以恒定的速率在垂直方向進行壓縮，該試驗速率由管材的直徑確定，得到負荷——變形量的關系曲線，以管材直徑方向變形量為3% 時的負荷計算環(huán)剛度。

二、試驗儀器

微機控制電子環(huán)剛度試驗機主要用于大直徑環(huán)形截面的塑料管材環(huán)剛度的測定，完全滿足該試驗要求，還可以對金屬、非金屬材料進行拉伸、壓縮、彎曲等力學性能試驗，一機多用。

該試驗機具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡單易用等特點，采用高精度滾珠絲桿加載，具有很高的剛性和良好的線性運動特性，最大載荷可到100kN，可按用戶要求定制不同管徑的機型。

三、試樣的制取

1、標記和數(shù)量

在待測管材的外表面，沿軸向在全長畫一條直線作為標記，對該段做過標記的管材分別截取3個試樣a、b和c，使試樣的端面垂直于管材的軸線。

2、試樣的長度

①　每個試樣按表1的規(guī)定沿圓周方向等分測量3~6個長度值，計算其算術平均值作為試樣的長度，測量應精確到1mm。對于每個試樣，在所有的測量值中，最小值不應小于最大值的0.9倍。

②　公稱直徑小于或等于1500mm的管材，試樣的平均長度應為(300±10)mm 。

③　公稱直徑大于1500mm的管材，試樣的平均長度應不小于0.2DN（DN—管材的公稱直徑）。

④　對有垂直的肋、波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)壁管材，切割試樣時應至少包含一個完整的肋、波紋或其他的規(guī)則結(jié)構(gòu)，切割部位應在肋、波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)之間的中點。

⑤　試樣的長度應有最少的完整的肋、波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)，其長度應不小于290mm，對公稱直徑大于1500mm的管材，長度應不小于0.2DN。（見圖2）

⑥　對于有螺旋的肋、 波紋或其他規(guī)則結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)壁管材，試樣的長度應等于(di ±20)mm (di——管材的平均內(nèi)徑），但不小于290 mm，也不大于1000 mm。

3、內(nèi)徑的測定

①　用下列任一方法測定a、b和c三個試樣的內(nèi)徑dia、dib 和dic：

a. 在試樣長度中部的橫截面處，間隔45°依次測量4次，取算術平均值，每次測量應精確到0.5%。

b. 在試樣長度中部的橫截面處，用內(nèi)徑π尺按ISO 3126規(guī)定的方法進行測量。

②　按式(1)計算3個值的平均值di:

4、試樣的陳化

試樣應至少放置24h后才可進行試驗。對于型式檢驗或在發(fā)生爭議的情況下，試樣應放置(21±2)d。

四、試驗步驟

1、除非在其他標準中有特殊規(guī)定，試驗應在(23±2)℃下進行，試樣在試驗前應在試驗環(huán)境溫度下狀態(tài)調(diào)節(jié)至少24h。（注:試驗溫度有可能對環(huán)剛度結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。）

2、如果能確定試樣在某個位置的環(huán)剛度最小，將第一個試樣a的該位置與試驗機的上平板相接觸。否則放置第一個試樣a時，將其標線與上平板相接觸。在負荷裝置中對另兩個試樣b、c的放置位置應相對于第一個試樣依次旋轉(zhuǎn)120°和240°放置。

3、對于每一個試樣，放置好變形測量儀并檢查試樣與上平板的角度位置。放置試樣時，應使試樣的軸線平行于平板，其中點垂直于負荷傳感器的軸線。（注:為獲得負荷傳感器的準確 讀數(shù)，必須將試樣放置在合適的位置，使作用力的方向與負荷傳感器的軸線盡量一致。

4、下降平板直至接觸到試樣的上部。施加一個包括平板質(zhì)量的預負荷F0，F(xiàn)0用下列方法確定:

試驗中負荷傳感器所顯示的實際預負荷的準確度應在設定預負荷的95%~105%之間。將變形測量儀和負荷傳感器調(diào)節(jié)至零。

5、根據(jù)下表3的規(guī)定以恒定的速率壓縮試樣，連續(xù)記錄負荷和變形值，直至達到至少0.03di的變形量。（注:當要求測定環(huán)柔性時，繼續(xù)壓縮試樣直至達到環(huán)柔性所要求的變形量。）

6、通常，負荷和變形量的測量是通過一個平板的位移得到，但如果在試驗的過程中，管材的結(jié)構(gòu)壁厚度ec（如圖4）的變化超過5% ，則應通過測量試樣的內(nèi)徑變化得到。在有爭議的情況下，應測量試樣的內(nèi)徑變化。

典型的負荷/變形量曲線是一條光滑的曲線，否則表明零點可能不正確，如圖5所示，可用曲線初始的直線部分倒推至和水平軸相交于(0,0)點(零點)。

五、熱塑性塑料管材環(huán)剛度的計算