復合材(cai)料拉(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)(簡(jian)稱“FRP拉(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)”),是(shi)(shi)重要的(de)(de)高端裝備與戰略保障基礎材(cai)料,廣泛應(ying)用(yong)于新能(neng)源(yuan)、基礎設施建設、交通運輸、化工環(huan)(huan)保、體育健康等行業,具(ju)有輕質、高強(qiang)、耐(nai)腐蝕等優點(dian),是(shi)(shi)結構輕量化的(de)(de)首選材(cai)料,也是(shi)(shi)極端服役環(huan)(huan)境中不(bu)可替代的(de)(de)關鍵(jian)材(cai)料。然(ran)而(er),FRP拉(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)具(ju)有各(ge)向異性(xing)和非(fei)均勻性(xing)的(de)(de)特(te)(te)征,纖(xian)維和樹脂在(zai)截(jie)面中的(de)(de)分布并不(bu)均勻,加(jia)上微孔(kong)隙、微裂(lie)縫等初始缺陷的(de)(de)影響,會(hui)使截(jie)面中各(ge)部分材(cai)料的(de)(de)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)存在(zai)差異,特(te)(te)別是(shi)(shi)在(zai)轉角(jiao)和交角(jiao)處,其實(shi)際強(qiang)度遠低(di)于板件強(qiang)度。因此(ci),現有基于局部取(qu)樣的(de)(de)材(cai)性(xing)測試(shi)結果很(hen)難準確反映其整(zheng)(zheng)體截(jie)面的(de)(de)承載能(neng)力(li)。針對此(ci)問題,清(qing)華大學(xue)馮(feng)鵬(peng)教授團隊(dui)基于多(duo)年研究(jiu)積累和工程實(shi)踐經驗(yan),提出了全截(jie)面壓(ya)縮試(shi)驗(yan)方(fang)法,通過短試(shi)件全截(jie)面軸心受壓(ya)承載試(shi)驗(yan),用(yong)在(zai)合理的(de)(de)破壞模(mo)式(shi)下獲(huo)得的(de)(de)承載力(li)評價FRP拉(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)的(de)(de)整(zheng)(zheng)體力(li)學(xue)性(xing)能(neng),并于2015年編制了GB/T 31539—2015《結構用(yong)纖(xian)維增強(qiang)復合材(cai)料拉(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)》國(guo)家標準,其中首次采用(yong)了“全截(jie)面壓(ya)縮試(shi)驗(yan)”這一原創方(fang)法評價FRP拉(la)(la)擠(ji)型(xing)材(cai)的(de)(de)整(zheng)(zheng)體性(xing)能(neng),彌補(bu)了傳統局部取(qu)樣無法反映產品整(zheng)(zheng)體性(xing)能(neng)的(de)(de)技術(shu)缺陷。
經全(quan)國纖維(wei)(wei)增強(qiang)(qiang)塑(su)料(liao)(liao)標準(zhun)(zhun)(zhun)化(hua)技術(shu)委員會(SAC/TC39)于(yu)2018年(nian)9月提(ti)議,由(you)ISO/TC61/SC13國內對口單位南(nan)京玻璃纖維(wei)(wei)研(yan)究設計院報請(qing)中國建筑材料(liao)(liao)聯(lian)合會和國家(jia)標準(zhun)(zhun)(zhun)化(hua)管理委員會同意,清華大(da)學向(xiang)國際標準(zhun)(zhun)(zhun)化(hua)組織/增強(qiang)(qiang)纖維(wei)(wei)和復合材料(liao)(liao)技術(shu)委員會(ISO/TC61/SC13)正式(shi)提(ti)出申(shen)請(qing):建議將(jiang)全(quan)截面(mian)(mian)壓縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)作(zuo)為評價(jia)FRP拉擠(ji)(ji)型(xing)材整體力(li)學性(xing)能的(de)(de)標準(zhun)(zhun)(zhun)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法予以立項。基于(yu)扎實的(de)(de)研(yan)究數據和積極的(de)(de)溝(gou)通宣傳,該(gai)提(ti)案(an)獲(huo)得了(le)德(de)國、法國、意大(da)利(li)、瑞士、捷克、韓國、日本、印度等(deng)國代(dai)表的(de)(de)支持,投票通過(guo)由(you)中國牽頭制定標準(zhun)(zhun)(zhun)ISO 23930《纖維(wei)(wei)增強(qiang)(qiang)塑(su)料(liao)(liao)復合材料(liao)(liao)——拉擠(ji)(ji)型(xing)材全(quan)截面(mian)(mian)壓縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法》。此(ci)后,我國專家(jia)代(dai)表組織各國同行進行驗(yan)(yan)(yan)證(zheng),經過(guo)多輪討論修改,歷時4年(nian),終(zhong)于(yu)完成了(le)該(gai)標準(zhun)(zhun)(zhun)的(de)(de)編(bian)制。2023年(nian)2月,國際標準(zhun)(zhun)(zhun)化(hua)組織ISO正式(shi)頒(ban)布(bu)了(le)ISO 23930:2023 《纖維(wei)(wei)增強(qiang)(qiang)塑(su)料(liao)(liao)復合材料(liao)(liao)——拉擠(ji)(ji)型(xing)材全(quan)截面(mian)(mian)壓縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法》(英文名稱:Fibre-reinforced plastic composites — Full-section compressive test for pultruded profiles)。這部標準(zhun)(zhun)(zhun)由(you)清華大(da)學土(tu)木工(gong)程系(xi)馮鵬(peng)教授提(ti)案(an)并(bing)擔任項目負(fu)責人(Project Leader),是復合材料(liao)(liao)技術(shu)領域首項由(you)我國提(ti)案(an)并(bing)主導制訂(ding)的(de)(de)國際標準(zhun)(zhun)(zhun)項目。
我(wo)國(guo)是FRP拉(la)擠型(xing)材(cai)(cai)生產(chan)、出口和(he)使用的大國(guo)。據中(zhong)國(guo)復合材(cai)(cai)料工業協會統計,2021年我(wo)國(guo)復合材(cai)(cai)料拉(la)擠制品產(chan)量超(chao)過160萬(wan)噸,占全(quan)球總產(chan)量約60%;近兩(liang)年,在新能(neng)源行業的帶動(dong)下,FRP拉(la)擠型(xing)材(cai)(cai)產(chan)能(neng)實現連(lian)續(xu)兩(liang)年翻番。這項標準的頒布為我(wo)國(guo)FRP拉(la)擠型(xing)材(cai)(cai)產(chan)品提升國(guo)際(ji)競爭(zheng)力提供了(le)有(you)力的技(ji)術(shu)支撐,對(dui)我(wo)國(guo)在復合材(cai)(cai)料技(ji)術(shu)領域的發展具有(you)重(zhong)大意義。