ISO 13438:2004
(Main)Geotextiles and geotextile-related products — Screening test method for determining the resistance to oxidation
Geotextiles and geotextile-related products — Screening test method for determining the resistance to oxidation
ISO 13438:2004 specifies a screening test method for determining the resistance of geotextiles and geotextile-related products to oxidation. The test is applicable to polypropylene- and polyethylene-based products. The data are suitable for screening purposes but not for deriving performance data such as lifetime unless supported by further evidence.
Géotextiles et produits apparentés — Méthode de détermination de la résistance à l'oxydation
L'ISO 13438:2004 spécifie une méthode de détermination de la résistance à l'oxydation des géotextiles et des produits apparentés. L'essai est applicable aux produits à base de polypropylène et de polyéthylène. Les données de l'essai conviennent en vue d'une différenciation et non pour l'évaluation de performances telles que la durée de vie sauf preuves supplémentaires.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13438
First edition
2004-11-01
Geotextiles and geotextile-related
products — Screening test method for
determining the resistance to oxidation
Géotextiles et produits apparentés — Méthode de détermination de la
résistance à l'oxydation
Reference number
ISO 13438:2004(E)
©
ISO 2004
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ISO 13438:2004(E)
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Published in Switzerland
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ISO 13438:2004(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Methods A1, A2, B1 and B2 . 1
3.1 Principle . 1
3.2 Specimens . 2
3.3 Apparatus . 2
3.4 Conditioning . 2
3.5 Test procedure . 2
4 Methods C1 and C2. 3
4.1 Principle . 3
4.2 Apparatus and reagents. 3
4.3 Test procedure . 4
5 Determination of mechanical properties . 5
6 Test report . 6
Annex A (informative) Background information on oxidation processes and oxidation
measurements. 7
Bibliography . 9
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ISO 13438:2004(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 13438 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee
CEN/TC 189, Geosynthetics in collaboration with Technical Committee ISO/TC 221, Geosynthetics, in
accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
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ISO 13438:2004(E)
Introduction
In many civil engineering applications geotextiles and geotextile-related products may come into contact with
water or aqueous solutions present in the soil environment. At the same time, in specific parts of the
construction, they may be exposed to oxygen, giving rise to oxidative degradation processes. These
processes are usually very slow.
Polyolefin materials such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE) are inherently more sensitive to
oxidation than those based on polyethylene terephthalate (PET). This behaviour can be improved very
effectively by the use of appropriate stabilizing additives.
It is the purpose of this international standard to provide a method for screening the resistance to oxidation of
geotextiles and geotextile-related products in service up to 25 years. In order to achieve the sufficiently short
exposure times needed for screening tests, it is necessary to accelerate the oxidative degradation process.
This acceleration can be achieved either by raising the temperature or by increasing the concentration of the
active reaction partner. Raising the temperature may lead to the oxidation rate being limited by oxygen
diffusion, thus invalidating the acceleration. This applies particularly to materials with a low surface-to-volume
ratio and less to nonwovens made from fine fibres. Two methods are therefore proposed.
Methods A1, A2, B1 and B2 use temperature alone as the accelerating factor.
Methods C1 and C2 operate at moderately high temperatures and at the same time the oxygen concentration
is increased by using pure oxygen at high pressure.
Each test may be performed at a shorter duration for non-reinforcing materials (A1, B1, C1) or for a longer
duration for reinforcing materials (A2, B2, C2).
NOTE This International Standard should be used with reference to ISO/TR 13434. For further information see
Annex A.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 13438:2004(E)
Geotextiles and geotextile-related products — Screening test
method for determining the resistance to oxidation
1 Scope
This International Standard specifies a screening test method for determining the resistance of geotextiles and
geotextile-related products to oxidation. The test is applicable to polypropylene- and polyethylene-based
products.
The data are suitable for screening purposes but not for deriving performance data such as lifetime unless
supported by further evidence.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 188:1998, Rubber, vulcanized or thermoplastic — Accelerated ageing and heat resistance tests
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
EN 12226, Geotextiles and geotextile-related products — General tests for evaluation following durability
testing
3 Methods A1, A2, B1 and B2
3.1 Principle
Test specimens are exposed to an elevated temperature in air over a fixed time period, using a regulated
laboratory oven without forced air circulation.
Oven ageing on polypropylene shall be carried out at a temperature of (110 ± 1) °C (Methods A1 and A2).
Oven ageing of polyethylene shall be carried out at a temperature of (100 ± 1) °C (Methods B1 and B2).
The test specimens shall hang freely in the oven space.
After the fixed time period of oven ageing, the exposed test specimens are submitted to a tensile test. The
tensile strength and the strain at maximum load are measured for both the control specimens and the
exposed specimens. The tensile test shall be carried out in accordance with EN 12226. For woven fabrics
both the machine and cross direction shall be tested, unless otherwise agreed.
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ISO 13438:2004(E)
3.2 Specimens
Products shall have been manufactured at least 24 h prior to testing. The number of specimens shall be five
test specimens and five control specimens, unless further specimens are required to assure statistical
significance.
The specimens to be tested shall be in accordance with EN 12226.
NOTE It is recommended to expose additional specimens in case an extra mechanical test is required.
3.3 Apparatus
For the tests, a thermostatically regulated oven without forced air circulation, in accordance with 3.2.2 of
ISO 188:1998, is required, with an internal volume of sufficient size, capable of exposing test specimens to a
temperature of (110 ± 1) °C or (100 ± 1) °C.
The oven without forced air circulation shall be provided with a ventilation opening which shall be adjusted
such that the set temperature can be maintained in that part of the oven in which the specimens are to be
suspended.
The specimens shall be suspended from glass or other chemically inert fixtures in the centre of the oven,
spaced and not touching; the distance from each wall being at least 100 mm.
The temperature around the specimens shall be recorded, for instance, with the aid of suitable calibrated
thermocouples and a data logger.
3.4 Conditioning
Conditioning of the specimens before exposure in the laboratory oven is not required. Because of the possible
occurrence of shrinkage during the oven test, the control specimens shall be exposed for 6 h, to the same
conditions as in the oven test.
3.5 Test procedure
3.5.1 Oven temperature
Set the oven temperature at (110 ± 1) °C or (100 ± 1) °C in accordance with the chosen method (A1, A2, B1
or B2).
3.5.2 Specimens
Attach the specimens to the fixtures. Once the temperature has reached a steady value, place the specimens
in the oven. Suspend the specimens in the centre of the oven, spaced, not touching each other, and so that
the distance from each wall is at least 100 mm.
3.5.3 Duration of the oven test
Geotextile specimens for reinforcing applications, or for other applications where long-term strength is a
significant parameter, shall be exposed to the durations shown in Table 1.
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ISO 13438:2004(E)
Table 1 — Temperatures and durations
Method Material Application of material Temperature Duration
A1 polypropylene non-reinforcing 110 ºC 14 days
A2 polypropylene reinforcing 110 ºC 28 days
B1 polyethylene non-reinforcing 100 ºC 28 days
B2 polyethylene reinforcing 100 ºC 56 days
The control specimens shall be exposed to the same oven temperature for (6 ± 1) h and then removed and
stored.
NOTE Practical experience has shown that, to achieve good reproducibility, the following should be taken into
account:
a) the specimens should be placed in the middle of the oven;
b) draughts near the oven should be avoided if a reproducible natural air circulation is to be maintained;
c) the oven and the fixtures should be cleaned of any remaining residues before each new test;
d) thermo-oxidative degradation of polymer material (e.g. polypropylene) may release substances which have a catalytic
effect; therefore, polymers containing different stabilizers should not be tested at the same time in the same oven,
with the exception of geotextile composites.
4 Methods C1 and C2
4.1 Principle
Test specimens are exposed for a specified time to an aqueous test liquid enriched with oxygen at a pressure
of 5 000 kPa and at a temperature of 80 °C. Method C1 specifies a duration of 14 days and Method C2
(intended for reinforcing applications or those where tensile strength is a relevant parameter) specifies 28
days.
The properties of the specimens are tested after this exposure in accordance with EN 12226. The tensile
strength and the strain at maximum load are measured for both the control and the exposed specimens.
4.2 Apparatus and reagents
4.2.1 Apparatus
4.2.1.1 A pressured vessel (autoclave), large enough for the test liquid (see 4.3.1) that shall cover the
specimens completely during the test. The free space above the liquid should be at least 20 % of the liquid
volume. The material of the vessel and equipment shall be resistant to the test liquid under the conditions
used, e.g., high-grade stainless steels.
4.2.1.2 A pressure transducer, to measure the oxygen pressure above the test liquid, with a precision
of ± 50 kPa.
4.2.1.3 A temperature sensor, to measure the temperature, with a precision of ± 0,5 °C.
4.2.1.4 Specimen holders, to ensure correct placing of specimens (see 4.3.2).
4.2.1.5 Stirring device, to maintain the homogeneity of solvent, solutes and temperature, and to allow
exchange of matter between specimens and solvent.
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ISO 13438:2004(E)
4.2.1.6 Valves, for filling the vessel with oxygen and for emptying the vessel.
4.2.1.7 Drain-off valve, to dr
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13438
Première édition
2004-11-01
Géotextiles et produits apparentés —
Méthode de détermination de la
résistance à l'oxydation
Geotextiles and geotextile-related products — Screening test method
for determining the resistance to oxidation
Numéro de référence
ISO 13438:2004(F)
©
ISO 2004
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ISO 13438:2004(F)
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Version française parue en 2005
Publié en Suisse
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ISO 13438:2004(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Méthodes A1, A2, B1 et B2. 1
3.1 Principe . 1
3.2 Éprouvettes . 2
3.3 Appareillage. 2
3.4 Conditionnement. 2
3.5 Mode opératoire . 2
4 Méthodes C1 et C2 . 3
4.1 Principe . 3
4.2 Appareillage et réactifs. 3
4.3 Mode opératoire . 4
5 Détermination des caractéristiques mécaniques . 5
6 Rapport d'essai . 6
Annexe A (informative) Informations de base sur les processus d'oxydation et les mesurages
correspondants . 7
Bibliographie . 10
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ISO 13438:2004(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 13438 a été élaborée par le comité technique CEN/TC 189, Géosynthétiques, du Comité européen de
normalisation (CEN) en collaboration avec le comité technique ISO/TC 221, Produits géosynthétiques,
conformément à l'Accord de coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de Vienne).
iv © ISO 2004 – Tous droits réservés
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ISO 13438:2004(F)
Introduction
Dans de nombreuses applications de génie civil, les géotextiles et produits apparentés peuvent être en
contact avec de l'eau ou des solutions aqueuses présentes dans le sol environnant. De même, dans des
parties spécifiques de l'ouvrage, ils peuvent être exposés à de l'oxygène susceptible de donner lieu à des
processus de dégradation par oxydation. Ces processus sont généralement très lents.
Les matériaux à base de polyoléfines, tels que le polypropylène (PP) et le polyéthylène (PE) sont relativement
plus sensibles à l’oxydation que le polyéthylène téréphtalate (PET). Ce comportement peut être amélioré de
façon très efficace par l’utilisation d’additifs stabilisants adéquats.
L’objet de la présente Norme internationale est de donner une méthode de différenciation de la résistance à
l’oxydation des géotextiles et produits apparentés aux géotextiles en service jusqu’à 25 ans. Pour atteindre
les durées d’exposition relativement courtes nécessaires pour un essai discriminant, il est nécessaire
d’accélérer le processus de dégradation par oxydation. Cette accélération est possible soit par une
augmentation de la température, soit par un accroissement de la concentration de l’agent réactif utilisé.
L’augmentation de la température peut toutefois réduire la vitesse d’oxydation par diffusion de l’oxygène et
annuler les effets de l’accélération. Ce phénomène est particulièrement marqué avec les matériaux de faible
rapport surface/volume et il l’est moins avec les non tissés à base de fibres fines. Deux méthodes sont donc
proposées.
Les méthodes A1, A2, B1 et B2 utilisent la température seule comme facteur d’accélération.
Les méthodes C1 et C2 s’utilisent à des températures modérément élevées et en même temps avec une
augmentation de la concentration d’oxygène en utilisant de l’oxygène pur à pression élevée.
Chaque essai peut être réalisé sur une durée plus courte pour les matériaux ne servant pas au renforcement
(A1, B1, C1) ou plus longue pour les matériaux de renforcement (A2, B2, C2).
NOTE Il est recommandé d’utiliser la présente Norme internationale en faisant référence à l’ISO/TR 13434. Pour de
plus amples informations, voir l’Annexe A.
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NORME INTERNATIONALE ISO 13438:2004(F)
Géotextiles et produits apparentés — Méthode de détermination
de la résistance à l'oxydation
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode de détermination de la résistance à l'oxydation des
géotextiles et des produits apparentés. L'essai est applicable aux produits à base de polypropylène et de
polyéthylène.
Les données de l'essai conviennent en vue d’une différenciation et non pour l’évaluation de performances
telles que la durée de vie sauf si elles sont étayées par des preuves supplémentaires.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 188:1998, Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Essais de résistance au vieillissement accéléré
et à la chaleur
ISO 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai
EN 12226, Géotextiles et produits apparentés — Essais généraux pour l'évaluation après les essais de
durabilité
3 Méthodes A1, A2, B1 et B2
3.1 Principe
Des éprouvettes sont exposées à une température élevée dans l'air sur une période de temps prédéfinie en
utilisant une étuve de laboratoire régulée sans ventilation.
Le vieillissement en étuve du polypropylène doit être réalisé à une température de (110 ± 1) °C (Méthodes A1
et A2).
Le vieillissement en étuve du polyéthylène doit être réalisé à une température de (100 ± 1) °C (Méthodes B1
et B2).
Ces éprouvettes doivent être suspendues librement dans l'étuve.
Au terme de la période fixée pour le vieillissement en étuve, les éprouvettes exposées sont soumises à un
essai de traction. La résistance à la traction et la déformation à la rupture sont mesurées à la fois sur les
éprouvettes exposées et sur les éprouvettes de contrôle. L’essai de traction doit être réalisé conformément à
l’EN 12226. Pour les produits tissés les sens machine et travers doivent être soumis à essai, sauf accord
contraire préalable.
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ISO 13438:2004(F)
3.2 Éprouvettes
Les produits doivent avoir été fabriqués au moins 24 h avant l’essai. Le nombre d’éprouvettes devra
comprendre cinq éprouvettes d'essai et cinq éprouvettes de contrôle, sauf si des éprouvettes supplémentaires
sont nécessaires pour que l'essai soit représentatif d'un point de vue statistique.
Les éprouvettes doivent être soumises à essai conformément à l’EN 12226.
NOTE Il est recommandé d'exposer un plus grand nombre d'éprouvettes, dans le cas où un essai mécanique
supplémentaire est exigé.
3.3 Appareillage
Pour les essais, il est nécessaire de disposer d'une étuve à régulation thermostatique sans circulation d’air,
conformément à l'ISO 188:1998, 3.2.2. L’étuve doit avoir un volume interne suffisant et permettre une
exposition des éprouvettes à une température de (110 ± 1) °C ou (100 ± 1) °C.
L’étuve sans circulation d’air doit être munie d’une ouverture pour l’aération qui doit être réglée de façon à
maintenir la température de consigne dans la partie de l’étuve où les éprouvettes doivent être suspendues.
Les éprouvettes doivent être placées sur des supports en verre ou constituées d'un matériau chimiquement
inerte au centre de l'étuve et espacées de façon à ne pas se toucher entre elles et à une distance minimale
de 100 mm par rapport à chaque paroi.
La température autour des éprouvettes doit être contrôlée à l'aide, par exemple, de thermocouples étalonnés
en conséquence et d'un enregistreur de données.
3.4 Conditionnement
Il n'est pas nécessaire de conditionner les éprouvettes avant de les exposer dans l'étuve de laboratoire. En
raison d’une possible apparition de retrait pendant l’essai en étuve, les éprouvettes de contrôle doivent être
exposées pendant 6 h aux mêmes conditions que dans l’essai en étuve.
3.5 Mode opératoire
3.5.1 Température de l'étuve
Régler la température de l'étuve à (110 ± 1) °C ou (100 ± 1) °C conformément à la méthode choisie (A1, A2,
B1, ou B2).
3.5.2 Éprouvettes
Suspendre les éprouvettes aux dispositifs de fixation. Dès que la température devient stable placer les
éprouvettes dans l'étuve. Les éprouvettes doivent se trouver au centre de l'étuve et espacées de façon à ne
pas se toucher entre elles et à une distance minimale de 100 mm par rapport à chaque paroi.
3.5.3 Durée de l'essai en étuve
Les éprouvettes de géotextiles destinées aux applications de renforcement ou pour lesquelles la résistance à
long terme est un paramètre significatif, doivent être exposées pendant les durées indiquées dans le
Tableau 1.
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ISO 13438:2004(F)
Tableau 1 — Températures et durées
Domaine d’application du
Méthode Matériau Température Durée
matériau
A1 polypropylène pas de renforcement 110 °C 14 jours
A2 polypropylène renforcement 110 °C 28 jours
B1 polyéthylène pas de renforcement 100 °C 28 jours
B2 polyéthylène renforcement 100 °C 56 jours
Les éprouvettes de contrôle doivent être exposées à la même température en étuve pendant (6 ± 1) h puis
sorties de l’étuve et stockées.
L’expérience pratique a démontré que pour obtenir une bonne reproductibilité il convient de respecter les
points suivants:
a) placer les éprouvettes au centre de l’étuve;
b) éviter les courants d’air près de l’étuve si une circulation d’air naturelle reproductible doit être maintenue;
c) nettoyer l’étuve et les fixations de tout dépôt résiduel avant tout nouvel essai;
d) la dégradation par thermo-oxydation des matériaux polymères (par exemple le polypropylène) peut
libérer des substances présentant un effet catalytique; en conséquence, les polymères contenant
différents stabilisants ne doivent pas être soumis à essai en même temps dans la même étuve, à
l'exception des géotextiles composites.
4 Méthodes C1 et C2
4.1 Principe
Les éprouvettes sont exposées pendant une durée déterminée à un liquide d’essai aqueux enrichi à l’oxygène
à une pression de 5 000 kPa et à une température de 80 °C. La méthode C1 spécifie une durée de 14 jours et
la méthode C2 (prévue pour les utilisations en renforcement ou celles pour lesquelles la résistance à la
traction est un paramètre significatif) spécifie une durée de 28 jours.
Les propriétés des éprouvettes sont contrôlées après exposition conformément à l'EN 12226. On mesure la
résistance à la traction et la déformation sous charge maximale des éprouvettes de contrôle et des
éprouvettes exposées.
4.2 Appareillage et réactifs
4.2.1 Appareillage
4.2.1.1 Récipient sous pression (autoclave), suffisamment grand pour contenir le liquide d’essai
(voir 4.3.1) qui doit couvrir complètement les éprouvettes pendant l’essai. Il convient que l’espace libre au-
dessus du liquide corresponde à 20 % au moins du volume du liquide. Le récipient et ses accessoires doivent
être résistants au liquide d’essai dans les conditions d’utilisation, par exemple fabriqués en acier inoxydable
de qualité élevée.
4.2.1.2 Capteur de pression, permettant de mesurer la pression d’oxygène au-dessus du liquide d’essai
avec une précision de ± 50 kPa.
4.2.1.3 Sonde de température, permettant de mesurer la température avec une précision de ± 0,5 °C.
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ISO 13438:2004(F)
4.2.1.4 Porte-éprouvettes, assurant un positionnement correct des éprouvettes (voir 4.3.2).
4.2.1.5 Agitateur, assurant l’homogénéité du solvant, des solutés et de la température et permettant
également l’échange de matière entre les éprouvettes et le solvant.
4.2.1.6 Robinets, pour remplir le récipient d’oxygène et le vider.
4.2.1.7 Robinet de purge, pour vider le solvant après l’essai.
4.2.1.8 Système de chauffage, pour maintenir le liquide d’essai à la température constante de
(80 ± 1) °C.
4.2.1.9 Dispositif de régulation, pour réguler (au moins toutes les 15 min) la température et la press
...
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