復合材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)拉(la)擠(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)(簡稱“FRP拉(la)擠(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)”),是重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高端(duan)裝備與戰略保(bao)障(zhang)基礎材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao),廣泛應用(yong)于新能(neng)源、基礎設施建(jian)設、交(jiao)通運(yun)輸(shu)、化(hua)工環(huan)保(bao)、體(ti)育健康(kang)等行業,具有輕質、高強(qiang)、耐腐(fu)蝕等優(you)點(dian),是結構輕量化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)首選材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao),也是極端(duan)服役環(huan)境中(zhong)不可替代(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)。然而,FRP拉(la)擠(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)具有各向異(yi)性(xing)和(he)(he)非均(jun)(jun)勻性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征,纖維(wei)和(he)(he)樹脂(zhi)在截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分布(bu)并不均(jun)(jun)勻,加上微孔隙、微裂縫等初始缺(que)陷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang),會使截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)中(zhong)各部(bu)分材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)存在差異(yi),特別是在轉(zhuan)角和(he)(he)交(jiao)角處,其(qi)實(shi)際強(qiang)度遠(yuan)低(di)于板件強(qiang)度。因(yin)此,現有基于局部(bu)取樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)性(xing)測試(shi)結果很難準(zhun)確反映(ying)其(qi)整(zheng)(zheng)體(ti)截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)承載能(neng)力。針對此問(wen)題,清華大學馮(feng)鵬教授團(tuan)隊(dui)基于多(duo)年研究(jiu)積累和(he)(he)工程實(shi)踐經驗(yan)(yan),提出了全(quan)(quan)截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)壓(ya)(ya)縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)方法,通過短試(shi)件全(quan)(quan)截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)軸心受壓(ya)(ya)承載試(shi)驗(yan)(yan),用(yong)在合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)破壞模(mo)式(shi)下獲得的(de)(de)(de)(de)(de)(de)承載力評(ping)價FRP拉(la)擠(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)整(zheng)(zheng)體(ti)力學性(xing)能(neng),并于2015年編(bian)制(zhi)了GB/T 31539—2015《結構用(yong)纖維(wei)增強(qiang)復合材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)拉(la)擠(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)》國家標準(zhun),其(qi)中(zhong)首次采(cai)用(yong)了“全(quan)(quan)截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)壓(ya)(ya)縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)”這(zhe)一原創方法評(ping)價FRP拉(la)擠(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)整(zheng)(zheng)體(ti)性(xing)能(neng),彌補了傳統局部(bu)取樣(yang)無法反映(ying)產品(pin)整(zheng)(zheng)體(ti)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技術缺(que)陷。
經全(quan)(quan)國(guo)(guo)(guo)纖(xian)維(wei)增強(qiang)塑(su)料(liao)(liao)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)化技術(shu)委(wei)員(yuan)會(SAC/TC39)于(yu)(yu)2018年(nian)9月提(ti)(ti)議,由ISO/TC61/SC13國(guo)(guo)(guo)內對口單位南京(jing)玻璃(li)纖(xian)維(wei)研(yan)究設計院報請中國(guo)(guo)(guo)建筑材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)聯(lian)合會和國(guo)(guo)(guo)家(jia)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)化管理委(wei)員(yuan)會同(tong)意,清華大(da)學(xue)向國(guo)(guo)(guo)際標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)化組織(zhi)/增強(qiang)纖(xian)維(wei)和復合材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)技術(shu)委(wei)員(yuan)會(ISO/TC61/SC13)正式提(ti)(ti)出申(shen)請:建議將全(quan)(quan)截面(mian)壓縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)作(zuo)為評價FRP拉擠(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)整體力學(xue)性能的標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)予以立項(xiang)(xiang)。基于(yu)(yu)扎實的研(yan)究數據和積極的溝通宣傳(chuan),該提(ti)(ti)案獲得了德國(guo)(guo)(guo)、法(fa)(fa)國(guo)(guo)(guo)、意大(da)利、瑞士、捷克、韓(han)國(guo)(guo)(guo)、日本、印(yin)度等國(guo)(guo)(guo)代表的支(zhi)持,投(tou)票通過由中國(guo)(guo)(guo)牽(qian)頭制定標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)ISO 23930《纖(xian)維(wei)增強(qiang)塑(su)料(liao)(liao)復合材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)——拉擠(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)全(quan)(quan)截面(mian)壓縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)》。此后(hou),我(wo)國(guo)(guo)(guo)專(zhuan)家(jia)代表組織(zhi)各國(guo)(guo)(guo)同(tong)行進(jin)行驗(yan)(yan)證,經過多輪討(tao)論修改,歷時4年(nian),終于(yu)(yu)完成了該標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)的編(bian)制。2023年(nian)2月,國(guo)(guo)(guo)際標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)化組織(zhi)ISO正式頒布(bu)了ISO 23930:2023 《纖(xian)維(wei)增強(qiang)塑(su)料(liao)(liao)復合材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)——拉擠(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)全(quan)(quan)截面(mian)壓縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)》(英文名稱(cheng):Fibre-reinforced plastic composites — Full-section compressive test for pultruded profiles)。這部標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)由清華大(da)學(xue)土木工程系(xi)馮鵬教(jiao)授提(ti)(ti)案并擔任項(xiang)(xiang)目(mu)負責人(Project Leader),是復合材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)技術(shu)領域首項(xiang)(xiang)由我(wo)國(guo)(guo)(guo)提(ti)(ti)案并主導制訂的國(guo)(guo)(guo)際標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)項(xiang)(xiang)目(mu)。
我(wo)國(guo)是(shi)FRP拉擠型(xing)材(cai)生產(chan)、出口和(he)使(shi)用的大國(guo)。據中國(guo)復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料工(gong)業協會統計(ji),2021年(nian)我(wo)國(guo)復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料拉擠制(zhi)品產(chan)量超過160萬噸,占全球總產(chan)量約60%;近(jin)兩年(nian),在新能(neng)源行業的帶動下,FRP拉擠型(xing)材(cai)產(chan)能(neng)實現連續兩年(nian)翻番(fan)。這(zhe)項標(biao)準的頒布(bu)為我(wo)國(guo)FRP拉擠型(xing)材(cai)產(chan)品提(ti)升國(guo)際競爭力提(ti)供了有(you)力的技(ji)術支撐,對我(wo)國(guo)在復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料技(ji)術領(ling)域的發(fa)展具有(you)重大意義(yi)。