ASTM C1352/C1352M 石材弯曲弹性模量的标准试验方法

美国材料与试验协会 (ASTM) 制定的《ASTM C1352/C1352M 标准石材弯曲弹性模量试验方法》描述了一种使用简单的象限点荷载梁测定石材弯曲弹性模量的试验方法。石材试验可以在垂直于层理面或裂缝施加载荷的情况下进行，也可以在平行于层理面或裂缝施加载荷的情况下进行。石材试验可以在湿润和干燥的样品条件下进行。测试人员必须确定将使用哪种条件。

该试验方法可为石材面板的应力和挠度分析提供工程值。它还可用于展示不同尺寸石材以及同一类型的石材在不同载荷方向（平行于和垂直于裂缝或裂隙）下的弯曲模量的差异。

就本标准而言，弹性模量也称为单位应变应力、杨氏模量。

这些测试中使用的试验机符合 ASTM E4 标准的要求。石材弯曲试验采用四分之一点加载法，使用承重块进行，以确保施加在梁上的力完全垂直且无偏心。该设备必须能够保持跨度长度以及承重块和支撑块之间的距离在正负 1,3 毫米以内。载荷必须以均匀的速率施加，并防止冲击。

试验中还采用了读数精度为0,002毫米的挠度计，测量两个自由边的跨中挠度和两端的支撑挠度。

试样宽100毫米，厚32毫米，长380毫米，测试开口320毫米。试样边缘应垂直于顶部和底部。试样垂直于载荷的平面应涂有细磨料，其余四个平面应涂有细锯面。应测量并记录试样尺寸，精确到0,2毫米。每种试验条件下至少应测试五个试样。根据试验结果图表计算出的平均值应报告为该条件下的弯曲弹性模量。

当确定了工作厚度（即确定了工程石板的厚度）时，通常要求在工作厚度下进行弯曲弹性模量试验。当要求在工作厚度下进行试验时以及当工作厚度从 32 毫米变化时，样品尺寸如下。试验跨度应为厚度的十倍。样品长度应不小于 50 毫米，且不大于试验跨度的 100 毫米。当厚度小于 70 毫米时，样品宽度应为 100 毫米。当厚度大于 70 毫米时，宽度应为厚度的 1,5 倍。当厚度从 32 毫米变化且样品尺寸满足上述指定的工作厚度标准时，每种条件下的试验结果的平均值将报告为石材在该条件下工作厚度下的弯曲弹性模量。

对于表面粗糙的试件，应准备用于放置跨度支撑和四分之一点加载块的平整平台，并在这些区域的中心涂抹一层15毫米宽的防水密封剂。在对试件进行预处理之前，请按照制造商的建议，让密封剂干燥或固化。

测试前，样品需在 60°C (60°F) ± 2°C 的干燥环境中干燥 48 小时。在第 46、47 和 48 小时称重，以确保样品重量一致。如果重量持续下降，则需继续干燥，直至连续三个小时的读数均相同。从干燥箱中取出样品后，需放入干燥器中冷却至室温，再进行测试。

在进行湿式测试之前，样品需浸入22°C（22°F）±2°C（22°F）的水中48小时。从水中取出样品后，立即擦去表面水分，然后进行测试。

试验开始时，组装仪器，将试样放置在跨度支架上，并调整四分之一点加载块使其与试样接触。对试样施加两次预载荷，最大载荷相当于预期极限强度的50%，然后恢复至零。载荷以对应于弯曲应力变化的速率增加，但每分钟不超过4,14 MPa。极限弯曲强度值最好按照ASTM C880标准测定。施加44 N的预载荷，将挠度指示器归零，并使用载荷读数装置。

荷载以预期破坏荷载约10%的增量递增。每次递增时，停止加载，并记录两个试件的跨中边缘挠度。持续加载和挠度读数，直至发生破坏。试件上没有荷载时，通常很难将挠度指示器设置为零。通常的做法是向试件施加一个较小的初始荷载，例如44 N，并将该荷载下的挠度指示器设置为零。由于只需要应力-应变曲线的斜率，因此该初始荷载不会影响最终结果。

简而言之，ASTM C1352/C1352M标准包含一种测试方法，用于测定耐火材料在高温下恒定压缩载荷作用下的抗变形能力。该测试对于评估用于炉窑、焚烧炉和反应器等设备的耐火材料在实际热应力和机械应力下的性能至关重要。该测试方法测量耐火材料在高温下恒定载荷作用特定时间段后的蠕变行为。它尤其适用于评估：

• 尺寸稳定性
• 机械完整性
• 适用于高温应用

本标准适用于各种定形耐火产品，包括熟料砖、高铝砖和隔热耐火材料。

耐火材料必须在极端高温高压条件下保持其形状和结构性能。蠕变变形，即高温负荷下的缓慢变形，可能会损害工业设备内衬的性能，导致过早失效或安全风险。本标准提供了一种标准化的方法来测量这一性能因素，确保材料选择和质量控制的一致性和可靠性。

这里评估的主要参数是：

• 蠕变速率：材料在压力下变形的速率。
• 总变形：测试期结束时观察到的总应变。
• 热稳定性：在热应力和机械应力的共同作用下抵抗结构退化的能力。

使用此标准进行耐火材料评估的行业包括：

• 钢铁生产
• 水泥生产
• 玻璃和陶瓷工业
• 石油化工加工
• 垃圾焚烧

该标准可帮助制造商和工程师为长期热稳定性和机械稳定性至关重要的苛刻应用选择合适的耐火材料。

ASTM C1352/C1352M 标准的优点包括：

• 改进高温工艺的材料选择
• 降低耐火材料失效的风险
• 延长运营效率和设备寿命
• 确保实验室之间测试结果的可比性和可重复性

因此，ASTM C1352/C1352M 是评估耐火材料高温机械性能的重要工具。通过模拟涉及热量和压力的使用条件，该标准确保在极端工业环境中使用的材料能够经受时间、温度和应力的考验。

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