復合(he)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)拉擠(ji)(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(簡稱“FRP拉擠(ji)(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)”),是重要的(de)(de)高端裝(zhuang)備與戰略保障基礎(chu)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao),廣泛應用于(yu)新能(neng)源、基礎(chu)設施建(jian)設、交(jiao)通運輸、化(hua)工(gong)(gong)環保、體(ti)育健康等(deng)行業,具有(you)輕質、高強(qiang)(qiang)、耐(nai)腐蝕等(deng)優點,是結(jie)構(gou)輕量化(hua)的(de)(de)首(shou)選材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao),也(ye)是極端服(fu)役環境中不可替代的(de)(de)關(guan)鍵材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)。然而,FRP拉擠(ji)(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)具有(you)各向異性和(he)非(fei)均勻(yun)(yun)性的(de)(de)特征,纖(xian)(xian)維和(he)樹(shu)脂在截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)中的(de)(de)分布并不均勻(yun)(yun),加上微孔隙、微裂縫(feng)等(deng)初始缺陷的(de)(de)影響(xiang),會使截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)中各部分材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)力(li)學性能(neng)存在差(cha)異,特別是在轉(zhuan)角(jiao)和(he)交(jiao)角(jiao)處,其實(shi)際(ji)強(qiang)(qiang)度遠低(di)于(yu)板件(jian)強(qiang)(qiang)度。因(yin)此(ci),現有(you)基于(yu)局部取樣(yang)的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)性測試結(jie)果(guo)很難準確反映其整體(ti)截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)的(de)(de)承載能(neng)力(li)。針對此(ci)問題(ti),清華大學馮(feng)鵬教授團(tuan)隊基于(yu)多年(nian)研(yan)究積累和(he)工(gong)(gong)程實(shi)踐(jian)經驗,提出了全(quan)截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)壓縮(suo)試驗方法,通過短試件(jian)全(quan)截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)軸心(xin)受壓承載試驗,用在合(he)理的(de)(de)破壞模(mo)式下獲得的(de)(de)承載力(li)評價FRP拉擠(ji)(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)整體(ti)力(li)學性能(neng),并于(yu)2015年(nian)編制了GB/T 31539—2015《結(jie)構(gou)用纖(xian)(xian)維增強(qiang)(qiang)復合(he)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)拉擠(ji)(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)》國家標準,其中首(shou)次采用了“全(quan)截(jie)(jie)(jie)面(mian)(mian)壓縮(suo)試驗”這一原創方法評價FRP拉擠(ji)(ji)(ji)(ji)型(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)整體(ti)性能(neng),彌補了傳統(tong)局部取樣(yang)無(wu)法反映產品整體(ti)性能(neng)的(de)(de)技術(shu)缺陷。
經(jing)全(quan)(quan)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)纖維(wei)增(zeng)(zeng)強(qiang)塑料(liao)(liao)(liao)(liao)標(biao)(biao)準(zhun)化(hua)(hua)技術(shu)委員會(hui)(hui)(SAC/TC39)于(yu)(yu)2018年9月提(ti)議,由(you)ISO/TC61/SC13國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)內對口單位南京玻璃纖維(wei)研究(jiu)設計院報請中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)建(jian)筑材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)聯(lian)合(he)會(hui)(hui)和(he)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家標(biao)(biao)準(zhun)化(hua)(hua)管(guan)理委員會(hui)(hui)同意(yi),清(qing)(qing)華大(da)學向(xiang)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際標(biao)(biao)準(zhun)化(hua)(hua)組織(zhi)/增(zeng)(zeng)強(qiang)纖維(wei)和(he)復合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)技術(shu)委員會(hui)(hui)(ISO/TC61/SC13)正式提(ti)出(chu)申請:建(jian)議將全(quan)(quan)截面(mian)(mian)壓(ya)縮(suo)試(shi)驗作為評(ping)價FRP拉擠型(xing)材(cai)(cai)整體力學性能的(de)標(biao)(biao)準(zhun)試(shi)驗方(fang)法(fa)予以立項(xiang)(xiang)。基于(yu)(yu)扎實的(de)研究(jiu)數據和(he)積極的(de)溝通(tong)宣傳,該提(ti)案(an)獲得了(le)德(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、法(fa)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、意(yi)大(da)利、瑞(rui)士、捷克、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、印(yin)度(du)等國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)代(dai)表的(de)支持,投票通(tong)過由(you)中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)牽頭制定標(biao)(biao)準(zhun)ISO 23930《纖維(wei)增(zeng)(zeng)強(qiang)塑料(liao)(liao)(liao)(liao)復合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)——拉擠型(xing)材(cai)(cai)全(quan)(quan)截面(mian)(mian)壓(ya)縮(suo)試(shi)驗方(fang)法(fa)》。此后,我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)專家代(dai)表組織(zhi)各國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)同行進行驗證,經(jing)過多輪討論修改,歷時4年,終(zhong)于(yu)(yu)完成了(le)該標(biao)(biao)準(zhun)的(de)編制。2023年2月,國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際標(biao)(biao)準(zhun)化(hua)(hua)組織(zhi)ISO正式頒布了(le)ISO 23930:2023 《纖維(wei)增(zeng)(zeng)強(qiang)塑料(liao)(liao)(liao)(liao)復合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)——拉擠型(xing)材(cai)(cai)全(quan)(quan)截面(mian)(mian)壓(ya)縮(suo)試(shi)驗方(fang)法(fa)》(英文名稱:Fibre-reinforced plastic composites — Full-section compressive test for pultruded profiles)。這部標(biao)(biao)準(zhun)由(you)清(qing)(qing)華大(da)學土木工程系馮鵬教授提(ti)案(an)并擔(dan)任項(xiang)(xiang)目(mu)負責(ze)人(Project Leader),是復合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)技術(shu)領域首項(xiang)(xiang)由(you)我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)提(ti)案(an)并主導(dao)制訂的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際標(biao)(biao)準(zhun)項(xiang)(xiang)目(mu)。
我國(guo)是FRP拉擠型(xing)材(cai)(cai)生產(chan)(chan)、出口和使用的大(da)(da)國(guo)。據中國(guo)復(fu)合(he)(he)材(cai)(cai)料工業協會(hui)統計,2021年我國(guo)復(fu)合(he)(he)材(cai)(cai)料拉擠制(zhi)品產(chan)(chan)量(liang)超過160萬噸(dun),占全球總產(chan)(chan)量(liang)約(yue)60%;近兩年,在新能源行業的帶(dai)動下,FRP拉擠型(xing)材(cai)(cai)產(chan)(chan)能實現連(lian)續(xu)兩年翻番。這項標準的頒布為我國(guo)FRP拉擠型(xing)材(cai)(cai)產(chan)(chan)品提(ti)升國(guo)際競爭力提(ti)供了有(you)力的技術支(zhi)撐,對我國(guo)在復(fu)合(he)(he)材(cai)(cai)料技術領域的發(fa)展具(ju)有(you)重大(da)(da)意義。