ICS 81.060.30 CCS Q 30 团 体 标 准 T/CSTM 00444—2023 粘结剂的粘结界面拉伸与剪切强度 试验方法 十字交叉法 Test method for interfacial bond strength of adhesive - Cross -bonded method 2023-03-17发布 2023-06-17 实施 中关村材料试验技术联盟 发布 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 前 言 本文件参照 GB/T 1.1 —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》 ， GB/T 20001.4《标准编写规则 第4部分：试验方法标准》的规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国材料与试验标准化委员会建筑材料标准化领域委员会（ CSTM/FC03 ）提出。 本文件由中国材料与试验标准化委员会建筑材料 领域工业陶瓷标准化技术委员会 （CSTM/FC03/TC14 ）归口。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 粘结剂的粘结界面拉伸与 剪切强度试验方法 十字交叉法 重要提示：使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本 文件并未指出所有可能的安全问 题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。 1 范围 本文件规定了在室温下 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、试验步骤、加载速率、数据采集和报告程序 等进行了规 范。 本文件适用于陶瓷砖水泥基胶粘剂、水泥混凝土界面处理剂、玻璃胶和无机高温胶，其他类型的粘 结剂可参照使用 。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T 1216 外径千分尺 GB/T 16825.1 静力单轴试验机的检验 第1部分：拉力和（或）压力试验机 测力系统的检验与校 准 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 十字交叉试样 cross -bonded sample 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2：两个试样应互相垂直且居中对称，偏差不超过± 1°(α=90°± 1°)。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00444— 2023 1 图1 十字交叉试样的示意图 3.2 拉伸断裂载荷 tensile fracture load 拉伸粘结强度试验中施加到十字交叉试样上界面开裂时所对应的最大载荷。 3.3 界面拉伸粘结强度 interfacial tensile bonding strength 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。 3.4 剪切断裂载荷 shear fracture load 剪切粘结强度试验中施加到十字交叉试样上界面开裂时所对应的最大载荷。 3.5 界面剪切粘结强度 interfacial shear bonding strength 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拉伸应力。 4 原理 通过对十字交叉试样施加 压缩载荷，在粘结剂所在的 界面处产生均匀 的拉伸或剪切应力 。以某一恒 定的速率加载直至界面断开， 利用界面开裂时对应的 最大载荷值和粘结面积计算拉伸或 剪切粘结强度。 对于界面拉伸粘结强度测试， 施加压缩载荷 在粘结界面处 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 在竖直的小方柱上，在粘结界面上产生 界面剪切应力，如图 2(b)所示。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00444— 2023 2 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 5 仪器和设备 5.1 试验机 符合 GB/T 16825.1 规定的试验机，应具有均匀的加载速率，载荷测量精度不低于 1%。 5.2 量具 符合 GB/T 1216 规定，精度为 0.01 mm的量具，也 可以采用精度高于 0.01 mm的测量仪器。 5.3 试验夹具 试验夹具如图 3所示。压头顶端应加工成双向圆弧状，从而在加载过程中在压头顶部实现点接触形 式，避免在试样上产生不均匀的压应力 , 如图 3（a）所示。也可采用将轴承球镶嵌在一个矩形压头的中 心，如图 3（b）所示。选用合适并且凹槽宽度可调的支撑夹具，可以让十字交叉试样能自由地插入夹具 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00444— 2023 3 中，并且光滑接触，如图 3（c）所示。在整个加载过程中，夹具应保持弹性状态。 夹具采用淬火后的硬 质钢或陶瓷材料，其弹性模量应高于 200 GPa，硬度应高于 3 GPa。 加载压头仅适用于界面拉伸粘结强度试验。 计算界面拉伸粘结强度时， 需考虑加载压头本身的重量， 避免产生不均匀的拉应力，试样宽度应与加载压头宽度保持一致，即 b=b3。支撑夹具上下平面的 装置平 行度偏差应不大于 0.01 mm，表面应平整光滑。当把十字式交叉试样插入试验夹具中时，如图 5和图 6所 示，应保持试样插入部分与支撑夹具内表面光滑接触，在移动过程中避免产生摩擦。压头的厚度应略小 于压槽宽度，压头的压槽深度应略大于试样厚度。即： b3＜b1，h3＞h。 a) 界面拉伸粘结强度试验中加载用的弧形 加载压头 b) 界面拉伸粘结强度试验中加载用的球形 加载压头 c) 界面拉伸和剪切粘结强度试验中的支撑装置 图3 试验夹具示意图 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00444— 2023 4 6 试样 6.1 试样尺寸 粘结前的试样条为具有矩形或正方形截面的小方柱，如图 4所示。相邻截面的垂直度应在 90° ± 1°以 内，表 1给出了推荐试样和夹具的尺寸 ，多孔材料及非致密性材料等可根据尺寸要求条件调整 。推荐试 样截面为 10 mm× 10 mm，长度应大于 30 mm且小于50 mm，试样条厚度可根据实际情况略小于 10 mm。相 对平面的平行度偏差不超过 0.04 mm，试样不倒角。如果粘结剂均匀性相对较差，可适当放大试样截面 积，小方柱长度和偏差也应按照比例相应放大。以测试界面拉伸或剪切粘结强度时小方柱 不发生断裂的 尺寸为放大极限。如果试样截面为 10 mm× 10 mm时，测试界面拉伸或剪切粘结强度时小方柱发生断裂， 则可以按比例适当缩小试样截面积、小方柱长度和偏差，直至测试界面拉伸或剪切粘结强度时 小方柱不 发生断裂。 图4 矩形截面梁试样示意图 表1 十字交叉试样和夹具的尺寸 单位为毫米 尺寸 物理意义 大小 偏差 l 试样条长度 5b＞l＞3b / b 试验条宽度 10 ± 0.2 h 试验条厚度 10 ± 0.2 6.2 试样制备 6.2.1 概述 根据测量目的选择不同的粘结方法， 可以采用任何的化学或物理的粘结方法。 对于多组分的粘结剂， 在使用之前需按照比例充分搅拌混合。制备前，试样 粘结表面不需要抛光，但需要保持试样平整干净， 必要时，制备十字交叉试样前可根据使用要求按照一定温度和时间进行烘干处理。 每两个条状试样粘结 制成十字交叉试样，如图 1所示。常见的固体材料粘结剂的制备方法简述如下： a） 陶瓷砖水泥基胶粘剂： 搅拌好后的胶粘剂先粘结在混凝土小方柱上， 根据需要凉置 5 min- 20 min 后，再把陶瓷砖小方柱粘结上，粘结后陶瓷砖小 方柱水平置于上方，然后用适宜的砝码从陶瓷砖小方柱 上压整个粘结好的十字交叉试样一定时间。取下砝码随后用刮刀刮掉粘结面边缘多余的胶粘剂。然后可 参考相关规定进行养护、浸水、耐热、冻融循环等处理后进行相应的测试。 b） 水泥混凝土界面处理剂：将搅拌好后的界面处理剂剂先粘结在一条砂浆小方柱上，再把另一条 砂浆小方柱粘结上，然后水平放置，用适宜的砝码压整个粘结好的十字交叉试样一定时间。取下砝码随 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00444— 2023