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，根據中研網發布的《2020塑料管材行業發展現狀及前景趨勢分析》報告，中國塑料管材加工業經歷多年的快速增長期,現在無論是管材生產量還是消費量都穩居，目前我國有6000多家左右的塑料管材生產企業，其中，具有一定規模的有3000多家左右，因此可以說管材是一個比較成熟的產品，各行業都有相應的技術。

      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，因具有節能節材、環保、輕質高強、耐腐蝕、施工和維修簡便和使用壽命長等優點，熱塑性塑料管材廣泛應用于建筑給排水、城鄉給排水、農業灌溉等建筑業、市政、工業和農業領域。

       為保障管材產品良好的質量以供施工和日后的正常使用，需要根據相應的產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剛度、柔度、彎曲度、沖擊強度等，下面就將根據ISO 9969和GB/T9647《熱塑性塑料管材環剛度的測定》來詳細介紹熱塑性塑料管材環剛度的測定方法。

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% 時的負荷計算環剛度。

二、試驗儀器

       萬測ETM105R微機控制電子環剛度試驗機主要用于大直徑環形截面的塑料管材環剛度的測定，*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。

       該試驗機具有結構緊湊、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，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，小值不應小于大值的0.9倍。

表1 長度測量的數量

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、波紋或其他規則結構的結構壁管材，切割試樣時應至少包含一個完整的肋、波紋或其他的規則結構，切割部位應在肋、波紋或其他規則結構之間的中點。

⑤　試樣的長度應有少的完整的肋、波紋或其他規則結構，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、 波紋或其他規則結構的結構壁管材，試樣的長度應等于(d_i ±20)mm (d_i——管材的平均內徑），但不小于290 mm，也不大于1000 mm。

圖2 從垂直肋管材切取的試樣

3、內徑的測定

①　用下列任一方法測定a、b和c三個試樣的內徑d_ia、d_ib 和d_ic：

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，用內徑π尺按ISO 3126規定的方法進行測量。

②　按式(1)計算3個值的平均值d_i:

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定，試驗應在(23±2)℃下進行，試樣在試驗前應在試驗環境溫度下狀態調節至少24h。（注:試驗溫度有可能對環剛度結果產生一定的影響。）

2、如果能確定試樣在某個位置的環剛度小，將個試樣a的該位置與試驗機的上平板相接觸。否則放置個試樣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個試樣依次旋轉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，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量的預負荷F₀，F₀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節至零。

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

表3 壓縮速率

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，管材的結構壁厚度e_c（如圖4）的變化超過5% ，則應通過測量試樣的內徑變化得到。在有爭議的情況下，應測量試樣的內徑變化。

圖4 管材結構壁厚度e_c的示例

     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)。

圖5 修正零點方法

五、熱塑性塑料管材環剛度的計算