TPO卷材和接缝的物理性能测试
前言
目前，单层屋面卷材的市场份额呈持续增长态势，TPO卷材作为行之有效的单层屋面材料，为越来越多的人所接受。通常，生产商不会对已经很成熟的产品在提高性能方面下功夫，而更热衷于降低成本和提高生产效率。相反，为了满足市场的需求，增大市场份额，新产品往往有一个性能不断提高的过程。TPO卷材走的就是这样的道路，自从引入市场以来的15年间，其性能已经得到极大的提升。
总体上TPO卷材不存在什么问题，但是个别生产商的产品会遇到一些质量方面的问题，因而设计人员或者承包商都设法避开这些生产商。研究表明，对这些精心设计的材料而言，以其任何一种性能作为筛选生产商的方法，恐怕是错误的，因为对大多数材料来说，供应商的业绩和卷材的应用记录才是关键。实际上，由于TPO卷材的使用已经超过15年，没有出现问题，这种卷材越来越被认为是一种成熟的性能可靠的产品。
像所有单层屋面卷材一样，TPO卷材没有什么冗余性能。TPO卷材的水密性取决于材料本身和焊缝的力学性能以及该聚合物的耐候性能。
ASTM D 6878《热塑性聚烯烃基屋面卷材标准规范》给出了TPO卷材的定义和性能要求。任何一种屋面卷材的功能不仅取决于其初始的物理性能，还取决于施工方法、系统整体设计和许多其他因素。D 6878对TPO卷材的物理性能规定了最低值。
本研究采用D 6878提供的方法以及行业内通行的某些物理性能的测试方法，测试市售TPO卷材的性能。文中对这些测试结果作了一定的评述，对各项试验之间的关系也进行了讨论。本研究用的TPO卷材由两个TPO薄片压制而成，中间是增强用聚酯网格布。
方法概述
研究选取了18种市售TPO卷材。这些卷材的生产日期均在2008年下半年至2009年上半年之间，其中有6种卷材厚1.143 mm，9种厚1.524 mm，3种厚2.032 mm。每一种至少有两份样品。这些卷材的性能将与ASTM标准的最低值比较。
在任何此类研究中，要谨慎处理所得到的数据。大家总是习惯拿测试数据与生产商产品说明书上的数据比较,这可能是一种误导。因为研究采用的试样只是个案，并不能代表某一个厂家产品的平均水平。
其次，说明书上的数据所代表的含义也各不相同。有些产品说明书列出的是D 6878规范的最低要求，有些是所谓的典型值，还有一些则是厂商的目标值。
尽管本研究做了一切努力，保证数据的准确性和避免偏差，但未经其他任何相关北京治疗癫痫病的医院试验的验证。测试频率与测试方法有关，通常在每卷材料的纵向和横向测定若干点。测试在同一实验室，由有经验的技术人员进行，但有些测试如网格布上厚度的测定，多少有点受到测试人员和使用方法的影响。
断裂强吉林癫痫医院网上咨询度
通过卷材张拉试验测定断裂强度，以卷材断裂时所需力的大小表示。很明显，断裂时力的大小与卷材中间网格布的断裂相对应。相对于中间大的拉伸变形而言，断裂后上下聚合物层几乎不变。测试卷材纵向和横向断裂强度。
ASTM D 6878要求每个方向的拉力最低值为978.8颞叶癫痫病 N。实际上，TPO很容易拉伸，因此，许多生产商认为是网格布保证了卷材的强度。然而，这仅仅说对了一半，因为聚合物强度、卷材厚度、可能还有制造工艺参数也有作用。
实验数据表明，样品平均纵向与横向断裂强度比为1.08（标准离差为0.05），表明卷材几乎是各向同性的（纵向稍大一点），浙江最好癫痫病专业医院可以肯定，这与网格布的构造有关。
另外，所有样品的测定值均远远超过了ASTM D6878所规定的最低值978.8 N。根据断裂强度试验结果，很可能会认为，卷材厚度一定时，断裂强度越高，卷材越好。然而，这种看法忽略了以下几点：①较高的断裂强度，可能是通过提高TPO含量，降低其他成分达到的，比如阻燃剂、稳定剂、颜料等。显然，这样会降低卷材的其他性能。②同样，粗的网格布也能使强度提高，然而由于减少了网格布线间的空间，使层压后层间粘结强度下降。③市售的TPO聚合物有好几种，笔者看到过一些强度更高的聚合物，但其焊接性、柔性和耐老化性却有所不足。
由于这样或那样的原因，将卷材的性能标准定得远远超出D 6878所规定的要求是不合适的。虽然断裂强度为卷材在受到风揭力作用时提供抵抗断裂的能力，但是确保系统的抗风揭性能还取决于整个系统设计，包括紧固件的式样、结构和分布等。证据表明，TPO卷材的断裂强度可以满足卷材最终的使用要求。
层压粘结强度
如前所述，ＴＰＯ卷材由两层聚合物，中间夹增强网格布压制而成。网格布与聚合物层基本上是不粘的，层压强度是通过将两层ＴＰＯ聚合物熔融在一起获得的。业内通常将这种强度称为层压粘结强度。
虽然ＡＳＴM Ｄ ６８７８中没有直接提及层压粘结强度，但是所有的商家都采用类似ＡＳＴＭ Ｄ １８７６中规定的测试剥离强度的方法来测定。
试样由两条卷材焊在一起组成，试验时在试样两端施加拉力使其分离（图1）。
假设焊接正确，那么在Ｔ型剥离试验中破坏点将发生在其中一条卷材的层间。这是因为在焊接区域，两层TPO100%熔合在一起，而在TPO卷材的两层之间，由于网格布占有一定的面积，使得TPO两层之间并非100%熔合。
开始的最大荷载是由焊接部分边缘断裂引起的，然后是一系列较低的峰荷载，表明试件逐渐脱开（图2）。取前面5个这样的峰荷载平均值作为层压粘结强度。
正如预料的那样，层压粘结强度与卷材厚度无关。然而，强度值的波动范围却较大。治疗小儿癫痫病的医院ASTM D6878标准对于层压粘结强度低的卷材，如何保证使用时不发生破坏，没有提出任何指导性意见。
虽然要求卷材在使用中不发生问题与其层压强度的关系了解得并不透彻，但卷材层间损坏确实存在，其原因可能与生产上的问题有关。
实际上，很可能是由于卷材中有很小的一块地方没有层压好，由此治癫痫最出名的医院逐步扩展到整块卷材而引起的。有经验的生产商知道，如何在生产过程中确保不发生这种薄弱部位。
焊接强度
在TPO卷材的焊接部位会遇到以下两种受力状况：受剪和斜向剥离，分述如下：
T型剥离试验
再回到前面提到的剥离试验，初始的断裂荷载是由于焊癫痫的主要症状接处内聚破坏引起的。这种破坏模式很好地模拟了机械固定系统在刮大风时受风揭力的情况。该荷载与卷材的其他物理性能无关，但不同生产商的结果并不相同，有的较高，可能与生产工艺和配方有关。
显然，由于对每个生产商选取的试样数量有限，故而要得出确北京癫痫病哪治疗切的结论是困难的。这也再次表明只要设计人员与厂商成功合作，就不会有什么问题。
有人认为，TPO卷材T型剥离试验得到的强度可能低至115.7 N，而且在焊接表面处经常会出现粘结破坏。因此在实际施工时，需要检验TPO卷材的焊接部济南癫痫病专科医院位，以保证良好的粘结性和内聚力。据笔者了解，只要焊接是在推荐的焊接温度和速度范围内进行，就不会发生任何粘结破坏。
接缝的抗剪强度
屋面上的焊接缝有时处于受剪状态。ASTM D6878 T型剥离试验模拟了这种受力状态。如果焊接正确，破坏不会发生在焊接本身，而是沿着焊接缝卷材被撕裂。
仔细观察卷材开始出现断裂的位置可以看到，随着卷材断裂，网格布的线也断了。所测得的断裂强度与卷材其他任何一项性能几乎无关。通过模拟全部物理性能数据，接缝强度采用下面的数学模型具有最好的相关性（r2为0.613）：接缝强度=T型剥离试验焊接断裂强度+2（网格布上方的厚度）
可见，相邻焊接部位的断裂与焊接断裂强度和网格布上方的厚度密切相关。
仔细观察试验中的受力情况，可更好地理解这个模型。正如前文所述，假设焊接没有问题，那么破坏常常发生在毗邻焊接缝的地方。在那个位置，卷材受力不是完全与卷材平行，也有横向力在起作用。
有趣的是，如果取ASTM D 6878规定的网格布上方厚度最低值（0.304 mm），并且假定焊接区的T型剥离强度为测得的最低值（35 lbf），那么接缝强度=35 lbf+2×12 mil=59 lbf （译注：为便于说明，此处单位未转换）。几乎没有市售材料的接缝强度接近或低于此值，这可能是TPO卷材标准规范可以提高的地方。
撕裂强度
刮大风时，屋面上紧固件周围卷材的性能表现与其撕裂强度密切相关。未发现测得的撕裂强度与其他物理性能有任何联系包括厚度、层压强度，这说明撕裂强度主要与聚合物和其他添加剂有关。然而，研究不同生产商的产品数据似乎又与生产商无关。
数据表明，研究中每个厂家只采用一卷产品可能会出现问题。因为结果表明，要么这种测试容易出错，要么还有产生偏差的原因没有找到，要么两种可能都存在。然而，几乎所有测试结果都超过了ASTM D6878中规定的最低撕裂强度244.75 N，有呼和浩特治疗癫痫重点医院时相差还很大。
网格布上的厚度
行业人士普遍认为卷材厚度与其长期的防水性能直接相关。在本研究中测量了从网格布的高点到卷材表面的距离，以了解厚度是否与其他物理性能有关，结果表明厚度只与焊接强度有关，上面已经提及。
结论
1）对18种TPO卷材的物理性能进行测试结果显示，一般都能符合ASTM D6878的要求，常常还有很大的超出。
2）本研究清楚地表明，就初始性能而论，ASTM D6878的要求可以确保预期目标的最低质量。再强调一点，开始是使用后的几年，卷材的现场损坏大多与施工和制造的缺陷有关。设计人员应相信具体的制造商及其产品的使用记录。
3）没有证据显示ASTM D 6878标准的要求太低。至少就初始物理性能而言，提高最低要求值很可能是不可取的。事实上，为了满足更为严格的要求，可能其他的性能指标需要作出调整。比如，断裂强度提高可以通过增加聚合物含量实现，但是其耐火性和耐候性就可能降低。
4）TPO卷材是一种精心设计的卷材，在相当复杂的设备上生产。生产商通过对聚合物化学性能、因耐火性和耐候性需要而加入的助剂和工艺参数的精心优化，总体上来把握产品的性能。只关注卷材的某一两项性能指标选定卷材常常是错误的，因为这样做可能忽略了其他主要的性能。