获奖项目：土木工程用高性能纤维复合材料制备及应用关键技术。

主要完成人：岳清瑞，张继文，薛忠民，冯鹏，吕志涛，杨勇新，叶列平，张林文，陆新征，李荣。

推荐单位：中国冶金科工集团有限公司。

获奖等级：2013年国家科技进步奖二等奖。

    高性能纤维复合材料(fiber reinforced polymer，简称FRP)是继钢材、混凝土后又一新型土木工程结构材料，具有轻质、高强、耐腐蚀、可设计等优点，可显著提高土木工程结构的性能、延长其使用寿命，对我国城镇化发展、防灾减灾、海洋开发等具有重大意义。项目实施前，土木工程FRP的关键技术与装备被美、日等发达国家垄断，产品完全依赖进口，价格昂贵，我国没有国产产品、没有专用装备、没有技术标准。项目组历经十多年的产学研联合攻关，围绕FRP制品、生产装备、工程性能表征评价、应用技术等四大需求，攻克了十项关键核心技术，形成了国际上最完整的土木工程用FRP技术体系，实现了产业化。

    该项目主要创新性成果，针对土木工程FRP制品产业化的重大需求，攻克了高性能低成本FRP制造中筋/索加肋成绞、稀纬定纹织造和超薄超大拉挤等关键核心技术，自主开发了FRP筋/索、织物、板、型材和配套树脂5大类FRP制品，性能指标达到或超过欧美日同类产品水平。其中，CFRP索的拉伸强度达到2900Mpa(国际上为2600Mpa)；FRP筋的生产速度提高了4倍，生产成本降低30%。针对土木工程FRP制品生产装备的重大需求，国际首创了连续拉挤－缠绕－绞合一体化装备，攻克了多维多向机构耦合和纤维张力精细控制的技术难题，研制了3大系列数字化成套装备。其中，设备效率提高3～5倍，纤维张力控制在0.08N(0.22～0.30N)范围内，国际上一般为0.9N(0.1～1.0N)。

    针对土木工程FRP性能表征评价的重大需求，国际上首创了正拉粘结强度评价界面性能等检测方法，建立了基于强度和应变双准则的材料设计和工程应用理论，首次提出了土木工程FRP设计取值方法，构建了设计、测试和评价体系，部分成果被美国规范引用，得到行业组织和国际同行的高度评价。针对土木工程FRP应用技术的重大需求，在FRP结构安全裕度控制理论上取得重大突破，开发了4类既有结构的加固技术和5种FRP新型结构体系，创新性地完成了国内首座CFRP索斜拉桥、首座CFRP悬挂建筑、首座FRP桁架桥、首座万米级FRP工业平台等多项应用示范工程。共获得授权发明专利8件、实用新型专利27件，主编国家标准4部、行业标准6部，出版专著6部，发表论文316篇，其中SCI/EI收录57篇，他引4971次，获得省部级特等奖1项、一等奖2项。研发出5大类FRP产品，替代进口并大量出口；研发出3大系列6个品种专用装备，约25%出口欧美日等国。

    该项目成果在国内外3000多项重要建筑、桥梁、隧道、港口码头、市政工程及抢险救灾中应用，取得可统计的直接经济效益18.4亿元，间接经济效益约40亿元，未统计到的经济效益更加巨大。成果带动并形成了FRP应用的新市场和新产业链，使我国成为国际土木工程应用FRP发展最快、数量最多、范围最广的国家，实现了土木工程FRP产业的跨越式发展。项目研究团队由来自2家行业领军的国家科研院所改制企业、2所顶尖大学和2家具有创新意识的民营企业的科研人员构成，来自土木工程、复合材料、装备制造多个行业。从1996年开始组建，由中冶建筑研究总院有限公司的岳清瑞教授发起了碳纤维布加固混凝土结构的研究，并与清华大学、东南大学等开展合作，将企业的应用优势和高校研究优势进行结合，取得了一系列丰富的研究和应用成果，在上世纪末就初步奠定了我国的土木工程用FRP的研究和应用基础。

    但在初期，所采用的FRP材料基本都是进口，形式也较为单一，极大地制约了我国FRP工程应用的发展。面对这样的情况，从2000年前后，邀请了北京玻璃钢研究院(中材科技股份有限公司前身)以及南京海拓复合材料有限责任公司等复合材料制造企业加入团队，共同针对土木工程应用进行国产FRP产品开发，相继研发出多种树脂材料、纤维片材等加固材料。与此同时，项目团队积极开展研究，努力拓展FRP的土木工程应用形式，引领性地研发出了筋、索、型材、桥面板等FRP的土木工程应用，还针对性能表征评价方法、结构安全裕度控制理论等难题进行攻坚，建立了FRP工程应用理论基础；还编写了一系列规范标准引领行业的发展。仅用了不到10年的时间，就使FRP在土木工程中成为一种广泛应用的主流加固用材料和具有广泛应用前景的新型材料。随着应用量的增大和应用形式的增多，对FRP材料制造的需求也越来越多，土木工程用FRP产业化成为行业发展的趋势，项目团队又吸引了南京诺尔泰复合材料设备制造有限公司这样的具有创新能力的企业加入，攻克了一系列土木工程用FRP低成本化和高性能化的关键技术，不仅实现了产品和装备的国产化，还开始出口国外。

    经过近8年的努力，项目团队的研发支撑了我国的土木工程用FRP材料、装备、产品、评价、应用等各个环节，使土木工程FRP形成了一个新产业链。研发期间，项目团队一直锐意进取，进行了多项创新性工程示范，包括：国内首个碳纤维复合材料加固工程、首个碳纤维拉索斜拉桥、首个碳纤维索悬挂建筑、首座拼装式复合材料桁架桥、首座万米级全复合材料工业防腐平台等，不断突破高性能纤维复合材料在土木工程中应用瓶颈。项目团队历时17年，完成了15项国家科研项目，攻克了10项关键技术，研制了5大类产品和3大系列专用装备，创立了标准规范体系，形成了4大类既有结构加固和5种新型结构应用技术，完成了3000余项工程示范应用，取得了一系列国际领先的创新性成果，引领了并实现了我国土木工程应用新材料技术和高性能纤维复合材料产业化应用的跨越式发展。