復合(he)材(cai)料(liao)(liao)拉擠(ji)型(xing)(xing)材(cai)(簡(jian)稱“FRP拉擠(ji)型(xing)(xing)材(cai)”),是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)(de)高端(duan)裝備與(yu)戰略(lve)保障基(ji)礎材(cai)料(liao)(liao),廣泛(fan)應用(yong)于新(xin)能(neng)(neng)源、基(ji)礎設施建設、交通(tong)運(yun)輸、化(hua)工環保、體育健康等(deng)行業,具有輕質、高強、耐腐蝕等(deng)優點,是(shi)結(jie)構輕量化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)首選材(cai)料(liao)(liao),也是(shi)極(ji)端(duan)服役環境中(zhong)不(bu)可替代的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)材(cai)料(liao)(liao)。然而(er),FRP拉擠(ji)型(xing)(xing)材(cai)具有各向異性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)(he)非均(jun)勻性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)特征,纖維(wei)和(he)(he)(he)樹脂在截(jie)面(mian)(mian)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)布(bu)并不(bu)均(jun)勻,加上微(wei)孔隙、微(wei)裂縫(feng)等(deng)初始缺陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,會使截(jie)面(mian)(mian)中(zhong)各部分(fen)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)存在差異,特別是(shi)在轉角和(he)(he)(he)交角處,其實際強度遠低于板件強度。因(yin)此(ci)(ci),現(xian)有基(ji)于局部取(qu)(qu)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)性(xing)(xing)(xing)(xing)測試結(jie)果很難準確反(fan)映其整體截(jie)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)承(cheng)載(zai)(zai)能(neng)(neng)力。針對此(ci)(ci)問題,清華大學馮鵬教授團(tuan)隊(dui)基(ji)于多(duo)年(nian)研究積累和(he)(he)(he)工程實踐經驗,提出了(le)全截(jie)面(mian)(mian)壓縮試驗方(fang)法,通(tong)過短(duan)試件全截(jie)面(mian)(mian)軸心受壓承(cheng)載(zai)(zai)試驗,用(yong)在合(he)理的(de)(de)(de)(de)(de)破壞模式(shi)下獲得(de)的(de)(de)(de)(de)(de)承(cheng)載(zai)(zai)力評(ping)價FRP拉擠(ji)型(xing)(xing)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)整體力學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),并于2015年(nian)編制了(le)GB/T 31539—2015《結(jie)構用(yong)纖維(wei)增強復合(he)材(cai)料(liao)(liao)拉擠(ji)型(xing)(xing)材(cai)》國家標準,其中(zhong)首次采用(yong)了(le)“全截(jie)面(mian)(mian)壓縮試驗”這一(yi)原(yuan)創方(fang)法評(ping)價FRP拉擠(ji)型(xing)(xing)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)整體性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),彌(mi)補了(le)傳統局部取(qu)(qu)樣(yang)無(wu)法反(fan)映產品(pin)整體性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)技術缺陷(xian)。
經全國(guo)(guo)纖維(wei)(wei)增(zeng)強塑料(liao)(liao)標準化技(ji)術委(wei)(wei)員會(hui)(SAC/TC39)于(yu)2018年(nian)9月提議(yi),由ISO/TC61/SC13國(guo)(guo)內對(dui)口單位南京玻璃纖維(wei)(wei)研究設計院(yuan)報(bao)請(qing)中(zhong)國(guo)(guo)建(jian)筑(zhu)材(cai)料(liao)(liao)聯(lian)合會(hui)和(he)(he)國(guo)(guo)家標準化管理委(wei)(wei)員會(hui)同意,清(qing)華大學向國(guo)(guo)際(ji)標準化組(zu)織(zhi)/增(zeng)強纖維(wei)(wei)和(he)(he)復合材(cai)料(liao)(liao)技(ji)術委(wei)(wei)員會(hui)(ISO/TC61/SC13)正式提出申請(qing):建(jian)議(yi)將全截面壓(ya)縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)作為(wei)評(ping)價FRP拉擠型材(cai)整體力學性能的標準試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)予以立(li)項。基于(yu)扎實的研究數據和(he)(he)積極的溝通(tong)宣(xuan)傳,該提案(an)獲得(de)了德(de)國(guo)(guo)、法(fa)國(guo)(guo)、意大利、瑞士、捷(jie)克(ke)、韓國(guo)(guo)、日本(ben)、印(yin)度等國(guo)(guo)代(dai)表的支持(chi),投票通(tong)過由中(zhong)國(guo)(guo)牽頭制定標準ISO 23930《纖維(wei)(wei)增(zeng)強塑料(liao)(liao)復合材(cai)料(liao)(liao)——拉擠型材(cai)全截面壓(ya)縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)》。此后(hou),我(wo)(wo)國(guo)(guo)專家代(dai)表組(zu)織(zhi)各國(guo)(guo)同行進行驗(yan)(yan)證,經過多輪討論修改,歷時4年(nian),終于(yu)完成了該標準的編制。2023年(nian)2月,國(guo)(guo)際(ji)標準化組(zu)織(zhi)ISO正式頒布了ISO 23930:2023 《纖維(wei)(wei)增(zeng)強塑料(liao)(liao)復合材(cai)料(liao)(liao)——拉擠型材(cai)全截面壓(ya)縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)》(英(ying)文名稱(cheng):Fibre-reinforced plastic composites — Full-section compressive test for pultruded profiles)。這部標準由清(qing)華大學土木工程系馮鵬教授提案(an)并(bing)擔任項目負(fu)責(ze)人(Project Leader),是復合材(cai)料(liao)(liao)技(ji)術領(ling)域首(shou)項由我(wo)(wo)國(guo)(guo)提案(an)并(bing)主導制訂的國(guo)(guo)際(ji)標準項目。
我國(guo)是FRP拉(la)擠(ji)型(xing)材(cai)生產、出口(kou)和(he)使用的(de)大國(guo)。據(ju)中(zhong)國(guo)復(fu)合材(cai)料(liao)工業協會統計,2021年(nian)(nian)我國(guo)復(fu)合材(cai)料(liao)拉(la)擠(ji)制品(pin)產量超過160萬噸,占全球總(zong)產量約60%;近兩年(nian)(nian),在(zai)新(xin)能(neng)(neng)源行業的(de)帶動下,FRP拉(la)擠(ji)型(xing)材(cai)產能(neng)(neng)實現連(lian)續兩年(nian)(nian)翻(fan)番。這項標準的(de)頒布為我國(guo)FRP拉(la)擠(ji)型(xing)材(cai)產品(pin)提升國(guo)際競爭力提供了有(you)力的(de)技術支撐,對我國(guo)在(zai)復(fu)合材(cai)料(liao)技術領域的(de)發展具有(you)重(zhong)大意義。