Jak se mění mechanické vlastnosti vyztužení ze skleněných vláken za podmínek vysokých teplot? Jaké jsou zvláštní požadavky na návrh požární ochrany?

Změny mechanického výkonu a požadavky na návrh ohně na vyztužení ze skleněných vláken v prostředí s vysokou teplotou

1 、 Změny v mechanických vlastnostech vyztužení ze skleněných vláken v prostředí vysokoteplotního prostředí

Mechanické výkonové změny vyztužení ze skleněných vláken v prostředí vysokoteplotního prostředí ukazují zjevné stadium, konkrétně projevené jako:

Rozsah nízké teploty (100-200 ℃)

Změny výkonu: Síla a elastický modul se pomalu snižují asi o 10% -15%.

Mechanismus: Vysoká teplota zesiluje tepelný pohyb molekul skleněných vláken, což vede k oslabení mezimolekulárních sil mezi vlákny, ale chemické vazby dosud nebyly zničeny.

Podpora dat: Experimenty ukázaly, že míra retence pevnosti zesílení skleněných vláken je asi 85% -90% při 200 ℃.

Rozsah střední teploty (200-300 ℃)

Změny výkonu: Výkon se výrazně snižuje, se snížením pevnosti v tahu o 30% -50% a významnějším snížením elastického modulu.

Mechanismus: Chemické vazby (jako jsou SI-O vazby) se začínají lámat, molekulární struktura vlákna depolymeruje a síla vazby mezifátu oslabuje.

Podpora dat: Při 300 ℃ se pevnost v tahu může snížit na méně než 50% normální hodnoty teploty, zatímco prodloužení se zvyšuje, ale únosnost se snižuje.

Rozsah s vysokým teplotou (> 300 ℃)

Změny výkonu: Změkčení, tání a dokonce i spalování, zcela ztrácí mechanické vlastnosti.

Mechanismus: Pryskyřičná matrice podléhá tepelnému rozkladu, struktura vlákna se rozpadne a materiál podléhá reakcím na karbonizaci nebo spalování.

Podpora dat: Když teplota přesáhne 400 ℃, může vyztužení ze skleněných vláken ztratit svou integritu v důsledku rozkladu pryskyřice.

Srovnávací výhody s ocelovými tyčinky

Odolnost s vysokou teplotou: výztuž ze skleněných vláken nespálí otevřeným plamenem pod 300 ℃, zatímco ocelová výztuž může zažít náhlý pokles pevnosti nad 600 ℃ v důsledku loupání oxidové vrstvy.

Retardance hoření: Konečný index kyslíku (LOI) ze skleněných vláken je asi 26% -35%, což je lepší než běžné polymerní materiály.

2 、 Požadavky na návrh požární ochrany pro vyztužení ze skleněných vláken v prostředích s vysokou teplotou

Aby byla zajištěna bezpečnost vyztužení ze skleněných vláken v prostředích s vysokým teplotou, by měl návrh požáru dodržovat následující základní principy:

Dodržování předpisů o prevenci požáru

Požární kompartment: Podle 'kódu pro návrh požární ochrany budov ' (GB 50016) jsou požární oddíly rozděleny do budov s jedním příběhem s plochou ≤ 3000 metrů čtverečních a více příběhovými budovami s oblastí ≤ 2000 metrů čtverečních.

Hodnocení požární odolnosti: Hodnocení požární odolnosti budovy továrny kloubů nesmí být nižší než na druhou úroveň a oddíly odolné proti požáru s limitem požární odolnosti ≥ 2,0 hodiny se použijí v klíčových oblastech (jako je tání).

Požadavky na materiál a stavebnictví

Požární izolace: Vysoko teplotní oblasti (jako jsou dílny v peci) a další oblasti by měly používat oddíly odolné vůči požáru s limitem požáru ≥ 2,0 hodiny a dveře a okna by měly používat dveře a okna odolné proti požáru třídy B.

Strukturální ochrana: U vyztužení ze skleněných vláken vystavené vysokým teplotám může být pro obal a ochranu použita deska vápenatý (požární odolná po dobu 4 hodin) nebo keramická přikrývka.

Bezpečný evakuační design

Nastavení výstupu: Každé podlahy by mělo mít nejméně 2 bezpečnostní východy a evakuační vzdálenost by měla být ≤ 60 m (pro jednotlivé podlahy) nebo ≤ 40 m (pro více podlaží).

Evakuační značky: Nainstalujte indikátory evakuace fluorescenčních evakuace, abyste zajistili viditelnost ≥ 10 m po výpadku napájení.

Konfigurace zařízení pro ochranu proti požární ochraně

Hasičský systém hasičů: Workshop s vysokou teplotou je vybaven automatickým hasicím systémem sprinkleru nebo plynovým hasicím systémem s navrženou spotřebou vody ≥ 10 l/s · ㎡.

Alarmové zařízení: Nainstalujte detektor lineární teploty s teplotou alarmu nastavenou při 58 ℃ (provozní teplota 72 ℃).

3 、 Případová studie o optimalizaci výkonu s vysokou teplotou a návrhu ochrany proti požáru

Techniky optimalizace výkonu

Povrchové ošetření: Postříkání vysokoteplotních odolných povlaků (jako je silikonová pryskyřice) může zvýšit míru retence pevnosti na více než 60% při 300 ℃.

Kompozitní modifikace: Přidání částic aluminy nebo křemíkového karbidu pro zvýšení teploty změkčení na více než 500 ℃.

Příklady inženýrských aplikací

Oceánská platforma: Přijetí kombinované struktury zabaleného vyztužení GFRP a UHPC se vazebná síla zlepšuje ošetřením pískování a zbytková síla je ≥ 40% po 1200 ℃ testu pečení.

Podpora tunelu: Materiály změny fáze vkládání fáze (PCM) do vrstvy ohně absorbují vedení teploty a zpoždění teploty, což snižuje povrchovou teplotu výztuže o 50% -70%.

4 、 Hranice výzkumu a standardní návrhy

Metoda hodnocení výkonu

Model tepelné mechanické vazby: Kombinace rovnice a konstitutivního vztahu tepelného vedení a konstitutivního vztahu předpovídejte chování napětí na napětí vyztužených materiálů při vysokých teplotách.

Zkouška zbytkové pevnosti: Po zahřátí křivky požáru podle standardu ISO 834 vyzkoušejte zbytkovou pevnost v tahu ze vyztuženého materiálu.

Standardní směr zlepšení

Další ukazatele výkonu s vysokou teplotou: Přidejte požadavky na zbytkovou pevnost 300 ℃ a 60 minut do 'skleněných vláken vyztužených tyčí pro stavební inženýrství ' (JG/T 406).

Zvláštní část o ochraně proti požáru: Vytvořte specializované pokyny pro návrh požární ochrany pro struktury vyztužené skleněnými vlákny a objasňujte korespondenci mezi tloušťkou ochranné vrstvy a limitem požární odolnosti.

Prostřednictvím modifikace materiálu, strukturální optimalizace a standardního zlepšení lze výrazně zlepšit použitelnost vyztužení ze skleněných vláken ve vysokoteplotních prostředích, což poskytuje bezpečnější řešení pro pole, jako je chemické inženýrství, doprava a námořní inženýrství.