土木工程用高性能纤维复合材料制备及应用关键技术项目简介 .pdfVIP

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《土木工程用高性能纤维复合材料制备及应

用关键技术》项目简介土木工程用高性能纤维增强

复合材料(High

PerformanceFiberReinforcedPolymer，简称HP-FRP主要指以碳

纤维、高性能玻璃纤维增强的树脂基复合材料(即

CFRP和HP-GFRP,具有高强、轻质、耐久、可设计等优点，能满足土

木工程提高结构的安全性与耐久性、延长使用寿命的迫切需求。

上世纪90年代，在我国土木工程用HP-FRP的技术领域，缺少

满足要求的产品、缺少专用技术装备、缺少相关标准。

1996年，本项目组率先在国内开展了CFRP加固混凝土结构

关键技术的研究，并先后承担完成了863计划、国家科技支撑计划、

国家自然科学基金重点项目等11项国家级科技项目。1998年完成了

国内首个应用示范项目，并开始编制首部FRP材料及应用技术标准，

1999年率先研发成功了具有自主知识产权的结构加固补强用织物及配

套树脂，2000年率先研发成功了第一代土木工程用HP-FRP板、筋成

套技术装备，填补了国内空白。随后，项目组持续开展土木工程用

HP-FRP的相关制备技术、产品和装备的研发，不断更新换代；2005

年，研发出了拉挤—缠绕装备，能生产2600MPa级CFRP筋

材；2012年，在国际上首创了拉挤－缠绕－绞合一体化连续生产装备，

能高效、稳定、低成本的生产cFRP绞线产品。

项目组在HP-FRP制品与制造装备方面实现重大突破，产品出口到20

多个国家和地区，技术水平和市场占有率均居国内首位。

此外，在HP-FRP结构加固技术和新型结构技术的研究中取得新

突破，相继建成国内首座CFRP拉索斜拉桥、国内

首栋CFRP悬挂建筑、国内首个万米级全FRP工业防腐平台、

国内首个全FRP桁架桥，为HP-FRP在土木工程中应用起到了重要的

示范作用，奠定了其大规模工程应用的技术基础。在中国有3000多家

专业公司采用了本项目的研究成果。

项目组研发了5类HP-FRP材料、3大系列6个品种65个型号的

专用制造装备，获得9件国内发明专利、31件实用新型专利、1项

国家级工法，3项专有技术；主编国家标准4部、行业标准6部；出版

专著5部，发表论文254篇，其中SCI收录11篇，EI收录57篇，

中文核心180篇，研究论著在国内外主要期刊数据库中被他人引用共

5001次，得到国内外同行的高度评价，并被美国国家标准引用，取得

了多项国际领先水平的技术成果。

主要创新性成果：

(1)为确保通常HP-FRP制品生产中数百根纤维束的“直、匀、

齐”，自主研发了恒张力控制、稀纬定纹等HP-FRP精密控制成型关键

技术，攻克了纤维织物结构易变形、张力不均匀的技术难题，产品性能

指标达到或超过国外同类产品；

(2)为满足土木工程用HP-FRP产品的高效率、低成本、

大尺寸等制造需求，研制出具有自主知识产权的五类HP-FRP制品的数

字化高效成套制造装备，实现了HP-FRP的规模化、

低成本生产，突破了国外产品的技术壁垒，打破了国外产品垄断市场的

局面。

(3)建立了评价土木工程用HP-FRP性能指标的系列测

试方法、关键指标取值方法和考虑环境影响因素的工程耐久

性特有评价方法，形成了土木工程用HP-FRP及制品工程性能表征与评

价测试体系，在设计方法上解决了HP-FRP工程

应用“脆断不安全”的难题。

(4)攻克了HP-FRP加固既有结构的核心理论问题和