كيف تتغير الخصائص الميكانيكية لتعزيز الألياف الزجاجية في ظل ظروف درجة الحرارة المرتفعة؟ ما هي المتطلبات الخاصة لتصميم الحماية من الحرائق؟

تغييرات الأداء الميكانيكي ومتطلبات تصميم الحماية من الحرائق من تعزيز الألياف الزجاجية تحت بيئة درجة حرارة عالية

1 、 التغييرات في الخواص الميكانيكية لتعزيز الألياف الزجاجية تحت بيئة درجة حرارة عالية

تُظهر التغيرات في الأداء الميكانيكي لتعزيز الألياف الزجاجية تحت بيئة درجات الحرارة العالية خصائص مرحلة واضحة ، والتي تتجلى على وجه التحديد على النحو التالي:

نطاق درجة الحرارة المنخفضة (100-200 ℃)

تغييرات الأداء: تنخفض المعامل المرن والمرونة ببطء بنحو 10 ٪ -15 ٪.

الآلية: تشدد درجة الحرارة المرتفعة الحركة الحرارية لجزيئات الألياف الزجاجية ، مما يؤدي إلى إضعاف القوى الجزيئية بين الألياف ، لكن الروابط الكيميائية لم يتم تدميرها بعد.

دعم البيانات: أظهرت التجارب أن معدل الاحتفاظ بقوة الشد من تعزيز الألياف الزجاجية هو حوالي 85 ٪ -90 ٪ في 200 ℃.

نطاق درجة الحرارة المتوسطة (200-300 ℃)

تغييرات الأداء: ينخفض ​​الأداء بشكل كبير ، مع انخفاض بنسبة 30 ٪ -50 ٪ في قوة الشد وانخفاض أكثر أهمية في المعامل المرنة.

الآلية: تبدأ الروابط الكيميائية (مثل روابط SI-O) في كسر ، وتضعف البنية الجزيئية للألياف ، وتضعف قوة الترابط بين الوجه.

دعم البيانات: عند 300 ℃ ، قد تتناقص قوة الشد إلى أقل من 50 ٪ من قيمة درجة الحرارة الطبيعية ، بينما يزداد الاستطالة ولكن قدرة تحمل.

نطاق درجات الحرارة العالي (> 300 ℃)

تغييرات الأداء: التليين ، الذوبان ، وحتى الاحتراق ، وفقدان الخصائص الميكانيكية تمامًا.

الآلية: تخضع مصفوفة الراتنجات إلى التحلل الحراري ، ويتفكك بنية الألياف ، وتخضع المادة إلى تفاعلات الكربنة أو الاحتراق.

دعم البيانات: عندما تتجاوز درجة الحرارة 400 ℃ ، قد يفقد تعزيز الألياف الزجاجية سلامته بسبب تحلل الراتنج.

المزايا المقارنة مع أشرطة الصلب

مقاومة درجات الحرارة العالية: لا يحترق تعزيز الألياف الزجاجية مع لهب مفتوح أقل من 300 ℃ ، في حين أن تعزيز الصلب قد يعاني من انخفاض مفاجئ في القوة فوق 600 ℃ بسبب تقشير طبقة الأكسيد.

تأخير اللهب: يبلغ مؤشر الأكسجين النهائي (LOI) لتعزيز الألياف الزجاجية حوالي 26 ٪ -35 ٪ ، وهو أفضل من مواد البوليمر العادية.

2 、 متطلبات تصميم الحماية من الحرائق لتعزيز الألياف الزجاجية في بيئات درجة الحرارة العالية

لضمان سلامة تعزيز الألياف الزجاجية في بيئات درجات الحرارة العالية ، يجب أن يتبع تصميم الحماية من الحرائق المبادئ الأساسية التالية:

الامتثال لبناء لوائح الوقاية من الحرائق

مقصورة الإطفاء: وفقًا لتصميم الكود الخاص بالحماية من الحرائق للمباني '(GB 50016) ، تنقسم مقصورات النار إلى مباني مصنع قصة واحدة مع مساحة تبلغ 3000 متر مربع ومباني متعددة القصة مع مساحة ≤ 2000 متر مربع.

تصنيف مقاومة الحرائق: يجب ألا يكون تصنيف مقاومة الحريق في مبنى المصنع المشترك أقل من المستوى الثاني ، ويجب استخدام الأقسام المقاومة للحريق مع حد مقاومة الحريق من 2.0 ساعة في المناطق الرئيسية (مثل قسم الانصهار).

متطلبات المواد والبناء

عزل الحريق: يجب أن تستخدم المناطق ذات درجة الحرارة المرتفعة (مثل ورش عمل الفرن) ومناطق أخرى أقسام مقاومة للحرائق مع حد مقاومة للحرائق عند 2.0 ساعة ، ويجب أن تستخدم الأبواب والنوافذ الأبواب والنوافذ المقاومة للحريق من الفئة B.

الحماية الهيكلية: بالنسبة إلى تعزيز الألياف الزجاجية المعرضة لدرجات حرارة عالية ، يمكن استخدام لوحة سيليكات الكالسيوم (مقاومة للحريق لمدة 4 ساعات) أو بطانية من الألياف السيراميك للالتفاف والحماية.

التصميم الآمن للإخلاء

إعداد الخروج: يجب أن يكون لكل طابق ما لا يقل عن مخرجين أمان ، ويجب أن تكون مسافة الإخلاء ≤ 60 مترًا (للأرضيات المفردة) أو ≤ 40m (لأرضيات متعددة).

علامات الإخلاء: تثبيت مؤشرات الإخلاء الفلوريسنت لضمان رؤية ≥ 10 أمتار بعد انقطاع التيار الكهربائي.

تكوين منشأة للحماية من الحرائق

نظام إطفاء الحرائق: تم تجهيز ورشة العمل ذات درجة الحرارة العالية بنظام إطفاء حريق الرش أو التلقائي أو نظام إطفاء حريق الغاز ، مع استهلاك مائي مصمم من ≥ 10L/S · ㎡.

جهاز الإنذار: قم بتثبيت كاشف درجة حرارة خطي مع درجة حرارة الإنذار في 58 ℃ (درجة حرارة التشغيل من 72 ℃).

3 、 دراسة حالة حول تحسين أداء درجة الحرارة وتصميم الحماية من الحرائق

تقنيات تحسين الأداء

المعالجة السطحية: يمكن أن يزيد رش الطلاء المقاوم للدرجات الحرارة العالية (مثل راتنج السيليكون) من معدل الاحتفاظ بالقوة إلى أكثر من 60 ٪ في 300 ℃.

التعديل المركب: إضافة جزيئات كربيد الألومينا أو السيليكون لزيادة درجة حرارة التليين إلى أكثر من 500 ℃.

أمثلة التطبيق الهندسي

منصة المحيط: اعتماد هيكل مزيج من تعزيز GFRP ملفوف و UHPC ، يتم تحسين قوة الترابط من خلال العلاج الرملي ، والقوة المتبقية ≥ 40 ٪ بعد اختبار الخبز 1200 ℃.

دعم النفق: تضمين مواد تغيير الطور (PCM) في طبقة حماية الحرائق لامتصاص الحرارة وتأخير درجة حرارة التوصيل ، مما يقلل من درجة حرارة سطح التعزيز بنسبة 50 ٪ -70 ٪.

4 、 حدود البحث والاقتراحات القياسية

طريقة تقييم الأداء

نموذج الاقتران الميكانيكي الحراري: الجمع بين معادلة توصيل الحرارة والعلاقة التأسيسية ، يتنبأ بسلوك الإجهاد الإجهاد لمواد التعزيز في درجات حرارة عالية.

اختبار القوة المتبقية: بعد تسخين منحنى الحريق وفقًا لمعيار ISO 834 ، اختبر قوة الشد المتبقية للمواد التعزيز.

اتجاه التحسين القياسي

مؤشرات الأداء الإضافية عالية الحرارة: أضف متطلبات القوة المتبقية من 300 ℃ و 60 دقيقة إلى قضبان الألياف الزجاجية المعززة للهندسة المدنية '(JG/T 406).

قسم خاص حول تصميم الحماية من الحرائق: قم بتطوير إرشادات تصميم متخصصة للحماية من الحرائق للهياكل المعززة بالألياف الزجاجية ، وتوضيح المراسلات بين سمك الطبقة الواقية وحد مقاومة الحريق.

من خلال تعديل المواد ، والتحسين الهيكلي ، والتحسين المعياري ، يمكن تحسين قابلية تطبيق الألياف الزجاجية في بيئات درجات الحرارة العالية بشكل كبير ، مما يوفر حلولًا أكثر أمانًا للحقول مثل الهندسة الكيميائية والنقل والهندسة البحرية.