復(fu)合(he)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)拉(la)(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)(簡稱“FRP拉(la)(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)”),是(shi)重要(yao)的(de)(de)(de)高端(duan)裝備(bei)與戰略(lve)保障基礎材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao),廣泛(fan)應(ying)用于新能源、基礎設(she)施建設(she)、交通運輸(shu)、化工(gong)環(huan)保、體(ti)(ti)育(yu)健康等(deng)行業,具(ju)有(you)輕(qing)質、高強、耐腐蝕等(deng)優點,是(shi)結構輕(qing)量化的(de)(de)(de)首(shou)選材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao),也(ye)是(shi)極端(duan)服(fu)役(yi)環(huan)境中(zhong)(zhong)不(bu)可(ke)替(ti)代的(de)(de)(de)關鍵(jian)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)。然而,FRP拉(la)(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)具(ju)有(you)各向異(yi)性(xing)(xing)和非均勻性(xing)(xing)的(de)(de)(de)特征(zheng),纖維和樹脂在截(jie)面中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)分布并不(bu)均勻,加上微孔隙、微裂(lie)縫等(deng)初始缺陷的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),會使截(jie)面中(zhong)(zhong)各部(bu)(bu)分材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能存在差異(yi),特別是(shi)在轉(zhuan)角和交角處,其實(shi)際強度遠低(di)于板件強度。因此(ci),現有(you)基于局部(bu)(bu)取樣(yang)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)性(xing)(xing)測試(shi)(shi)結果很難準確反映(ying)其整體(ti)(ti)截(jie)面的(de)(de)(de)承載(zai)能力。針對此(ci)問題(ti),清華(hua)大學馮鵬(peng)教(jiao)授(shou)團隊基于多年研究積累和工(gong)程實(shi)踐(jian)經(jing)驗,提出了全(quan)截(jie)面壓縮試(shi)(shi)驗方法(fa),通過短(duan)試(shi)(shi)件全(quan)截(jie)面軸(zhou)心受壓承載(zai)試(shi)(shi)驗,用在合(he)理(li)的(de)(de)(de)破(po)壞模式下獲得的(de)(de)(de)承載(zai)力評價FRP拉(la)(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)整體(ti)(ti)力學性(xing)(xing)能,并于2015年編制了GB/T 31539—2015《結構用纖維增強復(fu)合(he)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)拉(la)(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)》國家標(biao)準,其中(zhong)(zhong)首(shou)次采(cai)用了“全(quan)截(jie)面壓縮試(shi)(shi)驗”這(zhe)一原創方法(fa)評價FRP拉(la)(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)整體(ti)(ti)性(xing)(xing)能,彌補了傳統局部(bu)(bu)取樣(yang)無(wu)法(fa)反映(ying)產(chan)品整體(ti)(ti)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)缺陷。
經全(quan)國纖維增強(qiang)(qiang)塑料(liao)標(biao)(biao)準化技術委(wei)員(yuan)會(hui)(SAC/TC39)于2018年9月提議,由ISO/TC61/SC13國內對口單位南京玻(bo)璃纖維研究(jiu)(jiu)設計院(yuan)報請中(zhong)國建(jian)筑(zhu)材(cai)(cai)料(liao)聯合(he)會(hui)和國家(jia)標(biao)(biao)準化管理委(wei)員(yuan)會(hui)同意,清(qing)華大(da)學(xue)向國際標(biao)(biao)準化組織(zhi)/增強(qiang)(qiang)纖維和復合(he)材(cai)(cai)料(liao)技術委(wei)員(yuan)會(hui)(ISO/TC61/SC13)正(zheng)式(shi)提出申請:建(jian)議將全(quan)截(jie)面壓(ya)縮(suo)(suo)試驗作(zuo)為(wei)評價FRP拉擠型(xing)材(cai)(cai)整體力學(xue)性能的(de)(de)標(biao)(biao)準試驗方法予以立(li)項(xiang)。基于扎實的(de)(de)研究(jiu)(jiu)數(shu)據和積極(ji)的(de)(de)溝通宣傳,該提案(an)獲(huo)得了(le)(le)德(de)國、法國、意大(da)利、瑞(rui)士、捷克、韓國、日本、印(yin)度(du)等國代表的(de)(de)支持,投票通過(guo)由中(zhong)國牽(qian)頭制定標(biao)(biao)準ISO 23930《纖維增強(qiang)(qiang)塑料(liao)復合(he)材(cai)(cai)料(liao)——拉擠型(xing)材(cai)(cai)全(quan)截(jie)面壓(ya)縮(suo)(suo)試驗方法》。此(ci)后,我國專家(jia)代表組織(zhi)各國同行(xing)進行(xing)驗證,經過(guo)多輪討論(lun)修改,歷時4年,終(zhong)于完成了(le)(le)該標(biao)(biao)準的(de)(de)編制。2023年2月,國際標(biao)(biao)準化組織(zhi)ISO正(zheng)式(shi)頒(ban)布了(le)(le)ISO 23930:2023 《纖維增強(qiang)(qiang)塑料(liao)復合(he)材(cai)(cai)料(liao)——拉擠型(xing)材(cai)(cai)全(quan)截(jie)面壓(ya)縮(suo)(suo)試驗方法》(英文名(ming)稱:Fibre-reinforced plastic composites — Full-section compressive test for pultruded profiles)。這部標(biao)(biao)準由清(qing)華大(da)學(xue)土木(mu)工(gong)程系(xi)馮鵬教授提案(an)并(bing)擔任項(xiang)目負(fu)責人(Project Leader),是復合(he)材(cai)(cai)料(liao)技術領(ling)域首項(xiang)由我國提案(an)并(bing)主導制訂的(de)(de)國際標(biao)(biao)準項(xiang)目。
我(wo)(wo)國是(shi)FRP拉(la)擠型材(cai)(cai)生產(chan)(chan)、出(chu)口和使用的(de)大國。據中國復合(he)材(cai)(cai)料工(gong)業(ye)協會統計,2021年(nian)我(wo)(wo)國復合(he)材(cai)(cai)料拉(la)擠制品產(chan)(chan)量超過160萬噸,占全球總(zong)產(chan)(chan)量約60%;近兩年(nian),在新能(neng)源行業(ye)的(de)帶動下,FRP拉(la)擠型材(cai)(cai)產(chan)(chan)能(neng)實(shi)現連續(xu)兩年(nian)翻番。這項標(biao)準的(de)頒布(bu)為我(wo)(wo)國FRP拉(la)擠型材(cai)(cai)產(chan)(chan)品提(ti)升(sheng)國際競爭力(li)提(ti)供(gong)了有力(li)的(de)技(ji)(ji)術(shu)支(zhi)撐,對我(wo)(wo)國在復合(he)材(cai)(cai)料技(ji)(ji)術(shu)領域的(de)發展具(ju)有重(zhong)大意義。