涂层裂缝追随性能的测试方法

1.本发明涉及涂层性能测试技术领域，更为具体地，涉及一种涂层裂缝追随性能的测试方法。


背景技术：

2.海工混凝土容易产生裂缝，因此表面涂层会受到裂缝两侧水泥的拉伸力作用，产生大的形变。当外力对涂层做功超过其断裂能时，涂层就会发生破坏。如果涂层的抗拉强度不足，或者断裂伸长率较低、延伸率不够，都容易在应力集中处产生裂纹，从而涂层防护失效。因此必须用有效的方法对涂层的裂缝追随性能进行评价。
3.目前表征裂缝追随性能的方法，是以“混凝土裂缝上方两侧10mm标距内涂层的平均延伸率”作为评价指标，真实还原混凝土裂缝表面的涂层破坏形式，实用性强。不过由于使用的混凝土标件为120mm
×
40mm
×
10mm的长方体形状，在其表面制备的涂层是60mm
×
40mm的长方片形状，涂层受力不均匀，容易发生应力集中而导致测试误差较大；而且由于测试样品的尺寸较为特殊，只能使用特殊夹具的拉力机进行测试，操作不够简便。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种涂层裂缝追随性能的测试方法，以解决目前的采用混凝土标件对涂层进行裂缝追随性能测试时，容易发生应力集中而导致测试误差较大，以及需要特殊夹具的拉力机进行测试、操作不够简便等问题。
5.本发明提供一种涂层裂缝追随性能的测试方法，包括如下步骤：
6.s1、将胶凝材料浇筑至预设哑铃型空腔模具中，进行模具成型处理后，得到初级型材；
7.s2、在所述初级型材的表面进行切割折断处理，使所述初级型材折断带有裂纹，得到待用型材；
8.s3、在所述待用型材的表面制备涂层，得到标准试样；
9.s4、对所述标准试样进行拉伸测试，将所述拉伸测试的测试数据作为所述标准试样的涂层裂缝追随性能的评价依据。
10.此外，优选的方案是，所述在所述初级型材的表面进行切割折断处理，使所述初级型材折断带有裂纹，得到待用型材包括：
11.在所述初级型材的表面的中部切割凹槽；
12.通过所述凹槽对所述初级型材的表面进行切割折断处理，使所述初级型材折断带有裂纹，得到待用型材。
13.此外，优选的方案是，所述初级型材的总长度至少为120.0mm，厚度为10.0
±
1.0mm，两端宽度为25.0
±
1.0mm，中间平行部分长度为33.0
±
2.0mm，宽度为6.0
±
0.4mm，外过渡边半径为14.0
±
1.0mm、内过渡边半径为25.0
±
1.0mm；所述凹槽的宽度为5
±
0.5mm，厚度为5
±
0.5mm。
14.此外，优选的方案是，所述对所述标准试样进行拉伸测试，将所述拉伸测试的测试数据作为所述标准试样的涂层裂缝追随性能的评价依据的方法包括一次拉伸测试法；其中，
15.所述一次拉伸测试法包括如下步骤：
16.采用拉力测试设备对所述标准试样进行拉伸测试，当所述标准试样断裂完成所述拉伸测试，得到所述标准试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线；
17.根据所述拉伸应力与拉伸应变关系曲线，计算当所述标准试样在其表面的涂层断裂时的拉伸断裂强度和拉伸断裂伸长率；
18.按照预设拉伸断裂强度标准值和预设拉伸断裂伸长率标准值范围对所述涂层的裂缝追随性能进行评价。
19.此外，优选的方案是，所述对所述标准试样进行拉伸测试，将所述拉伸测试的测试数据作为所述标准试样的涂层裂缝追随性能的评价依据的方法包括二次拉伸测试法；其中，
20.所述二次拉伸测试法包括如下步骤：
21.准备两份所述标准试样，分别作为第一标准试样和第二标准试样；
22.采用拉力测试设备分别对所述第一标准试样和所述第二标准试样进行一次拉伸测试，使所述第一标准试样在所述一次拉伸测试中断裂，得到所述第一标准试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线和使所述第二标准试样在所述一次拉伸中拉伸至应变5％，保持应变恒定5
±
0.5分钟，得到所述第二标准试样形变后的新试样；
23.将所述新试样的长度作为二次拉伸测试的初始长度，对所述新试样继续进行二次拉伸直至断裂，得到所述新试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线；
24.根据所述第一标准试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线计算所述第一标准试样在其表面的涂层断裂时的第一拉伸断裂伸长率，以及根据所述新试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线计算所述新试样在其表面的涂层断裂时的第二拉伸断裂伸长率；
25.计算所述第二拉伸断裂伸长率的最低值与所述第一拉伸断裂伸长率的最低值的比值，作为拉伸断裂伸长率比值；
26.根据所述拉伸断裂伸长率比值，按照预设拉伸断裂伸长率比值标准范围对所述标准试样的涂层形变后的裂缝追随性能进行评价。
27.此外，优选的方案是，所述涂层为沿着所述待用型材的长度中心在所述待用型材的表面涂制的涂层材料而得到；其中，所述涂层的总长度为60
±
2.0mm，厚度为0.1～2mm；所述标准试样的涂层用于所述一次拉伸测试的长度为25.0
±
1.0mm，宽度6.0
±
0.4mm。
28.此外，优选的方案是，所述胶凝材料为水泥。
29.此外，优选的方案是，所述拉力测试设备为拉力机；所述拉力机的拉伸速率为5-500mm/min。
30.从上面的技术方案可知，本发明提供的涂层裂缝追随性能的测试方法，通过采用预设哑铃型空腔模具，通过切割折断处理和制备涂层得到的标准试样进行测试，将以涂层强度和伸长率的最低值的力学性能变化率作为评价指标，具有操作简便、重复性强，测试误差小、精确度高等优点。
31.为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特
征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
32.通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
33.图1为根据本发明实施例的涂层裂缝追随性能的测试方法的流程图；
34.图2为根据本发明实施例的标准试样的结构示意图。
35.在附图中，1-预设哑铃型空腔模具，2-凹槽，3-涂层，4-标准试样。
36.在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
37.在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
38.针对前述提出的目前的采用混凝土标件对涂层进行裂缝追随性能测试时，容易发生应力集中而导致测试误差较大以及需要特殊夹具的拉力机进行测试，操作不够简便等问题，提出了一种涂层裂缝追随性能的测试方法。
39.以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
40.为了说明本发明提供的涂层裂缝追随性能的测试方法，图1示出了根据本发明实施例的涂层裂缝追随性能的测试方法的流程；图2示出了根据本发明实施例的标准试样的结构。
41.如图1结合图2共同所示，本发明提供的涂层裂缝追随性能的测试方法，包括如下步骤：
42.s1、将胶凝材料浇筑至预设哑铃型空腔模具中，进行模具成型处理后，得到初级型材；
43.s2、在初级型材的表面进行切割折断处理，使初级型材折断带有裂纹，得到待用型材；
44.s3、在待用型材的表面制备涂层，得到标准试样；
45.s4、对标准试样进行拉伸测试，将拉伸测试的测试数据作为标准试样的涂层裂缝追随性能的评价依据。
46.通过采用预设哑铃型空腔模具1，通过切割折断处理和制备涂层得到的标准试样进行测试，将以涂层强度和伸长率的最低值的力学性能变化率作为评价指标，具有操作简便、重复性强，测试误差小、精确度高等优点。
47.作为本发明的一个优选实施例，在初级型材的表面进行切割折断处理，使初级型材折断带有裂纹，得到待用型材包括：
48.在初级型材的表面的中部切割凹槽；
49.通过凹槽对初级型材的表面进行切割折断处理，使初级型材折断带有裂纹，得到待用型材。通过切割凹槽2便于进行切割折断处理。
50.作为本发明的一个优选实施例，初级型材的总长度至少为120.0mm，厚度为10.0
±
1.0mm，两端宽度为25.0
±
1.0mm，中间平行部分长度为33.0
±
2.0mm，宽度为6.0
±
0.4mm，外过渡边半径为14.0
±
1.0mm、内过渡边半径为25.0
±
1.0mm；凹槽的宽度为5
±
0.5mm，厚度为5
±
0.5mm。上述为优选数据，可确保不受应力影响。
51.作为本发明的一个优选实施例，对标准试样进行拉伸测试，将拉伸测试的测试数据作为标准试样的涂层裂缝追随性能的评价依据的方法包括一次拉伸测试法；其中，
52.一次拉伸测试法包括如下步骤：
53.采用拉力测试设备对标准试样进行拉伸测试，当标准试样断裂完成拉伸测试，得到标准试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线；
54.根据拉伸应力与拉伸应变关系曲线，计算当标准试样在其表面的涂层断裂时的拉伸断裂强度和拉伸断裂伸长率；
55.按照预设拉伸断裂强度标准值和预设拉伸断裂伸长率标准值对涂层的裂缝追随性能进行评价。
56.其中，预设拉伸断裂强度标准值可选择为8.00mpa，精确到0.01mpa；预设拉伸断裂伸长率标准范围包括：低追随性1.50～4.00％，中追随性4.00～10.00％，高追随性≥10.00％，精确到0.01％。当拉伸断裂强度大于等于预设拉伸断裂强度标准值即8.00mpa时，将拉伸断裂伸长率与预设拉伸断裂伸长率标准范围进行比较，当拉伸断裂伸长率位于低追随性的预设拉伸断裂伸长率标准范围时，则涂层的裂缝追随性属于低追随性，以此类推。
57.作为本发明的一个优选实施例，对标准试样进行拉伸测试，将拉伸测试的测试数据作为标准试样的涂层裂缝追随性能的评价依据的方法包括二次拉伸测试法；其中，
58.二次拉伸测试法包括如下步骤：
59.准备两份标准试样，分别作为第一标准试样和第二标准试样；
60.采用拉力测试设备分别对第一标准试样和第二标准试样进行一次拉伸测试，使第一标准试样在一次拉伸测试中断裂，得到第一标准试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线和使第二标准试样在一次拉伸中拉伸至应变5％，保持应变恒定5
±
0.5分钟，得到第二标准试样形变后的新试样；
61.将新试样的长度作为二次拉伸测试的初始长度，对新试样继续进行二次拉伸直至断裂，得到新试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线；
62.根据第一标准试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线计算第一标准试样在其表面的涂层断裂时的第一拉伸断裂伸长率，以及根据新试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线计算新试样在其表面的涂层断裂时的第二拉伸断裂伸长率；
63.计算第二拉伸断裂伸长率的最低值与第一拉伸断裂伸长率的最低值的比值，作为拉伸断裂伸长率比值；
64.根据拉伸断裂伸长率比值，按照预设拉伸断裂伸长率比值标准范围对标准试样的涂层形变后的裂缝追随性能进行评价。
65.其中，在根据第一标准试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线计算第一标准试样在其表面的涂层断裂时第一拉伸断裂伸长率的同时也可计算第一拉伸断裂强度；在根据新试样的拉伸应力与拉伸应变关系曲线计算新试样在其表面的涂层断裂时的第二拉伸断裂伸长率时，计算第二拉伸断裂强度，然后计算第二拉伸断裂强度的最低值与第一拉伸断裂强
度的最低值的比值，作为拉伸断裂强度比值。将拉伸断裂强度比值用于后续试验的辅助判断数据。
66.以涂层的断裂强度和伸长率以及裂缝追随前、后涂层的力学性能变化率作为评价指标，具有操作简便、重复性强，测试误差小、精确度高等优点。
67.其中，预设拉伸断裂伸长率比值标准范围包括：低追随性＜85％，中追随性85～95％，高追随性≥95％。将拉伸断裂伸长率比值与预设拉伸断裂伸长率比值标准范围进行比较，当拉伸断裂伸长率比值位于低追随性的预设拉伸断裂伸长率比值标准范围时，则涂层的裂缝追随性属于低追随性，以此类推。
68.作为本发明的一个优选实施例，涂层为沿着待用型材的长度中心在待用型材的表面涂制的涂层材料而得到；其中，涂层的总长度为60
±
2.0mm，厚度为0.1～2mm；标准试样的涂层用于一次拉伸测试的长度为25.0
±
1.0mm，宽度6.0
±
0.4mm。此为优选方案。
69.作为本发明的一个优选实施例，胶凝材料为水泥。
70.作为本发明的一个优选实施例，拉力测试设备为拉力机；拉力机的拉伸速率为5-500mm/min。
71.为了进一步说明本发明提供的方法，提供了以下具体的实施例。
72.实施例1
73.采用预设哑铃型空腔模具1，将水泥浇注其中、成型后取出，在表面切割凹槽2、折断成裂纹形状；在上述哑铃型水泥块表面沿长度中心制备总长度60.0
±
2.0mm、厚度0.1～3.0mm的涂层3作为标准试样4，其水泥块总长度(最短)a＝120.0mm、厚度d＝10.0
±
1.0mm，两端宽度b＝25.0
±
1.0mm，中间平行部分长度c＝33.0
±
2.0mm/宽度d＝6.0
±
0.4mm，外过渡边半径e＝14.0
±
1.0mm、内过渡边半径f＝25.0
±
1.0mm，凹槽宽度5.0
±
0.5mm和厚度5.0
±
0.5mm，涂层总长度60.0
±
2.0mm、厚度0.1～3.0mm，试验长度25.0
±
1.0mm、宽度6.0
±
0.4mm；
74.制备上述5个标准试样，选取3个无缺陷试样，分别测量每个试样厚度三次并取中值(精确到0.01mm)作为样品厚度；
75.使用电子拉力机，设定拉伸速率5mm/min，按照试验长度夹持试样并作为初始长度，测试试样的一次拉伸应力～应变曲线，依次测试3个试样，分别计算每个试样的拉伸断裂强度(拉伸断裂时的试样拉力/试样试验长度区域初始截面积，mpa)和断裂伸长率(拉伸断裂时的试样长度与初始长度之差/初始长度，％)；
76.以一次拉伸断裂强度(≥8.00mpa，精确到0.01mpa)、断裂伸长率的最低值(低追随性1.50～4.00％，中追随性4.00～10.00％，高追随性≥10.00％，精确到0.01％)，作为裂缝追随性能的评价依据。
77.实施例2
78.预设哑铃型空腔模具1，将水泥浇注其中、成型后取出，在表面切割凹槽2、折断成裂纹形状；在上述哑铃型水泥块表面沿长度中心制备总长度50.0
±
2.0mm、厚度0.1～3.0mm的涂层3作为标准试样4，其水泥块总长度(最短)a＝90.0mm、厚度d＝10.0
±
1.0mm，两端宽度b＝12.5
±
1.0mm，中间平行部分长度c＝25.0
±
2.0mm/宽度d＝4.0
±
0.4mm，外过渡边半径e＝8.0
±
1.0mm、内过渡边半径f＝12.5
±
1.0mm，凹槽宽度5.0
±
0.5mm和厚度5.0
±
0.5mm，涂层总长度50.0
±
2.0mm、厚度0.1～3.0mm，试验长度20.0
±
1.0mm、宽度4.0
±
0.4mm；
79.制备上述5个标准试样，选取3个无缺陷试样，分别测量每个试样厚度三次并取中值(精确到0.01mm)作为样品厚度；
80.使用电子拉力机，设定拉伸速率50mm/min，按照试验长度夹持试样并作为初始长度，测试试样的一次拉伸应力～应变曲线，依次测试3个试样，分别计算每个试样的拉伸断裂强度(拉伸断裂时的试样拉力/试样试验长度区域初始截面积，mpa)和断裂伸长率(拉伸断裂时的试样长度与初始长度之差/初始长度，％)；
81.以一次拉伸断裂强度(≥8.00mpa，精确到0.01mpa)、断裂伸长率的最低值(低追随性1.50～4.00％，中追随性4.00～10.00％，高追随性≥10.00％，精确到0.01％)，作为裂缝追随性能的评价依据。
82.实施例3
83.使用预设哑铃型空腔模具1，将水泥浇注其中、成型后取出，在表面切割凹槽2、折断成裂纹形状；在上述哑铃型水泥块表面沿长度中心制备总长度50.0
±
2.0mm、厚度0.1～3.0mm的涂层3作为标准试样4，其水泥块总长度(最短)a＝90.0mm、厚度d＝10.0
±
1.0mm，两端宽度b＝12.5
±
1.0mm，中间平行部分长度c＝25.0
±
2.0mm/宽度d＝4.0
±
0.4mm，外过渡边半径e＝8.0
±
1.0mm、内过渡边半径f＝12.5
±
1.0mm，凹槽宽度5.0
±
0.5mm和厚度5.0
±
0.5mm，涂层总长度50.0
±
2.0mm、厚度0.1～3.0mm，试验长度20.0
±
1.0mm、宽度4.0
±
0.4mm；
84.制备上述10个标准试样，选取6个无缺陷试样，分别测量每个试样厚度三次并取中值(精确到0.01mm)作为样品厚度；
85.使用电子拉力机，设定拉伸速率50mm/min，按照试验长度夹持试样并作为初始长度，测试试样的一次拉伸应力～应变曲线，依次测试3个试样，分别计算每个试样的拉伸断裂强度(拉伸断裂时的试样拉力/试样试验长度区域初始截面积，mpa)和断裂伸长率(拉伸断裂时的试样长度与初始长度之差/初始长度，％)；
86.使用电子拉力机，设定拉伸速率200mm/min，按照试验长度夹持试样并作为一次拉伸初始长度，将试样拉伸至应变5％，然后保持应变恒定5分钟后依此长度作为二次拉伸初始长度进行拉伸直至断裂，测试试样的二次拉伸应力～应变曲线，依次测试3个试样，分别计算每个试样的二次拉伸断裂强度(拉伸断裂时的试样拉力/试样试验长度区域初始截面积，mpa)和二次断裂伸长率(拉伸断裂时的试样长度与初始长度之差/初始长度，％)；
87.以二次拉伸断裂强度/一次拉伸断裂强度的最低值的比值、二次拉伸断裂伸长率/一次拉伸断裂伸长率的最低值的比值(低追随性＜85％，中追随性85～95％，高追随性≥95％)，作为裂缝追随性能的评价依据。
88.实施例4
89.使用预设哑铃型空腔模具1，将水泥浇注其中、成型后取出，在表面切割凹槽2、折断成裂纹形状；在上述哑铃型水泥块表面沿长度中心制备总长度60.0
±
2.0mm、厚度0.1～3.0mm的涂层3作为标准试样4，其水泥块总长度(最短)a＝120.0mm、厚度d＝10.0
±
1.0mm，两端宽度b＝25.0
±
1.0mm，中间平行部分长度c＝33.0
±
2.0mm/宽度d＝6.0
±
0.4mm，外过渡边半径e＝14.0
±
1.0mm、内过渡边半径f＝25.0
±
1.0mm，凹槽宽度5.0
±
0.5mm和厚度5.0
±
0.5mm，涂层总长度60.0
±
2.0mm、厚度0.1～2mm，试验长度25.0
±
1.0mm、宽度6.0
±
0.4mm；
90.制备上述10个标准试样，选取6个无缺陷试样，分别测量每个试样厚度三次并取中值(精确到0.01mm)作为样品厚度；
91.使用电子拉力机，设定拉伸速率500mm/min，按照试验长度夹持试样并作为初始长度，测试试样的一次拉伸应力～应变曲线，依次测试3个试样，分别计算每个试样的拉伸断裂强度(拉伸断裂时的试样拉力/试样试验长度区域初始截面积，mpa)和断裂伸长率(拉伸断裂时的试样长度与初始长度之差/初始长度，％)；
92.使用电子拉力机，设定拉伸速率500mm/min，按照试验长度夹持试样并作为一次拉伸初始长度，将试样拉伸至应变5％，然后保持应变恒定5分钟后依此长度作为二次拉伸初始长度进行拉伸直至断裂，测试试样的二次拉伸应力～应变曲线，依次测试3个试样，分别计算每个试样的二次拉伸断裂强度(拉伸断裂时的试样拉力/试样试验长度区域初始截面积，mpa)和二次断裂伸长率(拉伸断裂时的试样长度与初始长度之差/初始长度，％)；
93.以二次拉伸断裂强度/一次拉伸断裂强度的最低值的比值、二次拉伸断裂伸长率/一次拉伸断裂伸长率的最低值的比值(低追随性＜85％，中追随性85～95％，高追随性≥95％)，作为裂缝追随性能的评价依据。
94.通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的涂层裂缝追随性能的测试方法，以标准试样进行测试，以涂层强度和伸长率的最低值以及裂缝追随前、后涂层的力学性能变化率作为评价指标，具有操作简便、重复性强，测试误差小、精确度高等优点。
95.如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的涂层裂缝追随性能的测试方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的涂层裂缝追随性能的测试方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。