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近日，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO正式頒布了ISO 23930:2023 《纖維增強塑料復(fù)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(biāo)準(zhǔn)由清華大學(xué)土木工程系馮鵬教授提案并擔(dān)任項目負責(zé)人（Project Leader），是復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域首項由我國提案并主導(dǎo)制訂的國際標(biāo)準(zhǔn)項目。
復(fù)合材料拉擠型材（簡稱“FRP拉擠型材”），是重要的高端裝備與戰(zhàn)略保障基礎(chǔ)材料，廣泛應(yīng)用于新能源、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、交通運輸、化工環(huán)保、體育健康等行業(yè)，具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等優(yōu)點，是結(jié)構(gòu)輕量化的首選材料，也是極端服役環(huán)境中不可替代的關(guān)鍵材料。
我國是FRP拉擠型材生產(chǎn)、出口和使用的大國。據(jù)中國復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2021年我國復(fù)合材料拉擠制品產(chǎn)量超過160萬噸，占全球總產(chǎn)量約60%；近兩年，在新能源行業(yè)的帶動下，F(xiàn)RP拉擠型材產(chǎn)能實現(xiàn)連續(xù)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(xué)性能存在差異，特別是在轉(zhuǎn)角和交角處，其實際強度遠低于板件強度。因此，現(xiàn)有基于局部取樣的材性測試結(jié)果很難準(zhǔn)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(jīng)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(xué)性能，并于2015年編制了GB/T 31539-2015《結(jié)構(gòu)用纖維增強復(fù)合材料拉擠型材》國家標(biāo)準(zhǔn)，其中首次采用了“全截面壓縮試驗”這一原創(chuàng)方法評價FRP拉擠型材的整體性能，彌補了傳統(tǒng)局部取樣無法反映產(chǎn)品整體性能的技術(shù)缺陷。
拉擠工藝示意圖
典型FRP拉擠型材產(chǎn)品
工程結(jié)構(gòu)中的FRP拉擠型材
2018年9月經(jīng)全國纖維增強塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC39）提議，由ISO/TC61/SC13國內(nèi)對口單位南京玻璃纖維研究設(shè)計院報請中國建筑材料聯(lián)合會和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會同意，清華大學(xué)向國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/增強纖維和復(fù)合材料技術(shù)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(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法予以立項。
基于扎實的研究數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)ISO 23930《纖維增強塑料復(fù)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(jīng)過多輪討論修改，歷時4年，完成了該標(biāo)準(zhǔn)的編制，于2023年2月正式發(fā)布。
該標(biāo)準(zhǔn)采納了中國國家標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)用纖維增強復(fù)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(xué)性能的國際標(biāo)準(zhǔn)方法，對規(guī)范產(chǎn)品質(zhì)量、促進工程應(yīng)用具有重要意義，為我國FRP拉擠型材產(chǎn)品國際競爭力提升、搶占國際市場制高點、維護我國企業(yè)利益提供了有力的技術(shù)支撐。這項標(biāo)準(zhǔn)也標(biāo)志著中國正成為該領(lǐng)域的引領(lǐng)者。
來源：清華大學(xué)土木工程系暨建設(shè)管理系