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    2023-03-03
    復合材料技術領域首個由我國主導制定的國際標準頒布

    近日,國際標準化組織ISO正式頒布了ISO 23930:2023 《纖維增強塑料復合材料——拉擠型材全截面壓縮試驗方法》(Fibre-reinforced plastic composites — Full-section compressive test for pultruded profiles),這部標準由清華大學土木工程系馮鵬教授提案并擔任項目負責人(Project Leader),是復合材料技術領域首項由我國提案并主導制訂的國際標準項目。
    復合材料拉擠型材(簡稱“FRP拉擠型材”),是重要的高端裝備與戰略保障基礎材料,廣泛應用于新能源、基礎設施建設、交通運輸、化工環保、體育健康等行業,具有輕質、高強、耐腐蝕等優點,是結構輕量化的首選材料,也是極端服役環境中不可替代的關鍵材料。

    我國是FRP拉擠型材生產、出口和使用的大國。據中國復合材料工業協會統計,2021年我國復合材料拉擠制品產量超過160萬噸,占全球總產量約60%;近兩年,在新能源行業的帶動下,FRP拉擠型材產能實現連續兩年翻番。
    FRP拉擠型材具有各向異性和非均勻性的特征,纖維和樹脂在截面中的分布并不均勻,加上微孔隙、微裂縫等初始缺陷的影響,會使截面中各部分材料的力學性能存在差異,特別是在轉角和交角處,其實際強度遠低于板件強度。因此,現有基于局部取樣的材性測試結果很難準確反映其整體截面的承載能力。
    針對此問題,馮鵬教授團隊基于多年研究積累和工程實踐經驗,提出了全截面壓縮試驗方法,通過短試件全截面軸心受壓承載試驗,用在合理的破壞模式下獲得的承載力評價FRP拉擠型材的整體力學性能,并于2015年編制了GB/T 31539-2015《結構用纖維增強復合材料拉擠型材》國家標準,其中首次采用了“全截面壓縮試驗”這一原創方法評價FRP拉擠型材的整體性能,彌補了傳統局部取樣無法反映產品整體性能的技術缺陷。

    拉擠工藝示意圖

    典型FRP拉擠型材產品

    工程結構中的FRP拉擠型材

    2018年9月經全國纖維增強塑料標準化技術委員會(SAC/TC39)提議,由ISO/TC61/SC13國內對口單位南京玻璃纖維研究設計院報請中國建筑材料聯合會和國家標準化管理委員會同意,清華大學向國際標準化組織/增強纖維和復合材料技術委員會(ISO/TC61/SC13)正式提出申請:建議將全截面壓縮試驗作為評價FRP拉擠型材整體力學性能的標準試驗方法予以立項。
    基于扎實的研究數據和積極的溝通宣傳,該提案獲得了德國、法國、意大利、瑞士、捷克、韓國、日本、印度等國代表的支持,投票通過由中國牽頭制定標準ISO 23930《纖維增強塑料復合材料——拉擠型材全截面壓縮試驗方法》。此后,我國專家代表組織各國同行進行驗證,經過多輪討論修改,歷時4年,完成了該標準的編制,于2023年2月正式發布。
    該標準采納了中國國家標準《結構用纖維增強復合材料拉擠型材》(GB/T 31539-2015)附錄B中的試驗方法,并參照其編寫,首次建立了評價FRP拉擠型材整體力學性能的國際標準方法,對規范產品質量、促進工程應用具有重要意義,為我國FRP拉擠型材產品國際競爭力提升、搶占國際市場制高點、維護我國企業利益提供了有力的技術支撐。這項標準也標志著中國正成為該領域的引領者。

     來源:清華大學土木工程系暨建設管理系

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