Hvordan ændres de mekaniske egenskaber af glasfiberforstærkning under høje temperaturforhold? Hvad er de særlige krav til brandbeskyttelsesdesign?

Ændringer i mekanisk ydeevne og brandbeskyttelsesdesignkrav til glasfiberforstærkning under højtemperaturmiljø

1、 Ændringer i mekaniske egenskaber af glasfiberforstærkning under højtemperaturmiljø

De mekaniske ydelsesændringer af glasfiberforstærkning under højtemperaturmiljø viser åbenlyse scenekarakteristika, specifikt manifesteret som:

Lav temperaturområde (100-200 ℃)

Ændringer i ydeevnen: Styrken og elasticitetsmodulet falder langsomt med omkring 10% -15%.

Mekanisme: Høj temperatur intensiverer den termiske bevægelse af glasfibermolekyler, hvilket fører til en svækkelse af de intermolekylære kræfter mellem fibre, men de kemiske bindinger er endnu ikke blevet ødelagt.

Dataunderstøttelse: Eksperimenter har vist, at tilbageholdelseshastigheden af ​​trækstyrke af glasfiberarmering er omkring 85% -90% ved 200 ℃.

Mellem temperaturområde (200-300 ℃)

Ydeevneændringer: Ydeevnen falder markant, med en reduktion på 30% -50% i trækstyrke og et mere signifikant fald i elasticitetsmodul.

Mekanisme: Kemiske bindinger (såsom Si-O-bindinger) begynder at bryde, fiberens molekylære struktur depolymeriserer, og grænsefladebindingsstyrken svækkes.

Dataunderstøttelse: Ved 300 ℃ kan trækstyrken falde til under 50 % af den normale temperaturværdi, mens forlængelsen øges, men bæreevnen falder.

Høj temperaturområde (>300 ℃)

Ændringer i ydeevnen: blødgøring, smeltning og endda forbrænding, fuldstændigt at miste mekaniske egenskaber.

Mekanisme: Harpiksmatrixen gennemgår termisk nedbrydning, fiberstrukturen desintegrerer, og materialet gennemgår karboniserings- eller forbrændingsreaktioner.

Dataunderstøttelse: Når temperaturen overstiger 400 ℃, kan glasfiberarmeringen miste sin integritet på grund af harpiksnedbrydning.

Komparative fordele med stålstænger

Høj temperaturbestandighed: Glasfiberarmering brænder ikke med åben ild under 300 ℃, mens stålarmering kan opleve et pludseligt fald i styrke over 600 ℃ på grund af afskalning af oxidlaget.

Flammehæmning: Det ultimative oxygenindeks (LOI) for glasfiberarmering er omkring 26% -35%, hvilket er bedre end almindelige polymermaterialer.

2、 Brandbeskyttelsesdesignkrav til glasfiberforstærkning i højtemperaturmiljøer

For at sikre sikkerheden af ​​glasfiberarmering i højtemperaturmiljøer bør brandbeskyttelsesdesign følge følgende kerneprincipper:

Overholdelse af bygningsbrandforebyggende regler

Brandsektion: I henhold til 'Code for Fire Protection Design of Buildings' (GB 50016) er brandsektioner opdelt i enkelt-etagers fabriksbygninger med et areal på ≤ 3000 kvadratmeter og flere etagers bygninger med et areal på ≤ 2000 kvadratmeter.

Brandmodstandsgrad: Brandmodstandsgraden for den fælles fabriksbygning må ikke være lavere end niveau to, og brandmodstandsdygtige skillevægge med en brandmodstandsgrænse på ≥ 2,0 timer skal anvendes i nøgleområder (såsom smelteafsnittet).

Materiale- og konstruktionskrav

Brandisolering: Områder med høj temperatur (såsom ovnværksteder) og andre områder bør bruge brandsikre skillevægge med en brandmodstandsgrænse på ≥ 2,0 timer, og døre og vinduer bør bruge klasse B brandsikre døre og vinduer.

Strukturel beskyttelse: Til glasfiberarmering udsat for høje temperaturer kan calciumsilikatplade (brandsikker i 4 timer) eller keramisk fibertæppe bruges til indpakning og beskyttelse.

sikkert evakueringsdesign

Udgangsindstilling: Hver etage skal have mindst 2 sikkerhedsudgange, og evakueringsafstanden skal være ≤ 60m (for enkelt etager) eller ≤ 40m (for flere etager).

Evakueringsskilte: Installer fluorescerende evakueringsindikatorer for at sikre en synlighed på ≥ 10 m efter strømafbrydelse.

Konfiguration af brandsikringsanlæg

Brandslukningsanlæg: Højtemperaturværkstedet er udstyret med et automatisk sprinklerbrandslukningsanlæg eller gasbrandslukningsanlæg, med et designet vandforbrug på ≥ 10L/s · ㎡.

Alarmenhed: Installer en lineær temperaturdetektor med en alarmtemperatur indstillet til 58 ℃ (driftstemperatur på 72 ℃).

3、 Casestudie om optimering af højtemperaturydelse og brandbeskyttelsesdesign

Præstationsoptimeringsteknikker

Overfladebehandling: Sprøjtning af højtemperaturbestandige belægninger (såsom silikoneharpiks) kan øge styrkeretentionsraten til over 60 % ved 300 ℃.

Kompositmodifikation: Tilsætning af aluminiumoxid eller siliciumcarbidpartikler for at øge blødgøringstemperaturen til over 500 ℃.

Eksempler på tekniske anvendelser

Havplatform: Ved at vedtage en kombinationsstruktur af indpakket GFRP-forstærkning og UHPC, forbedres bindingsstyrken gennem sandblæsningsbehandling, og reststyrken er ≥ 40% efter 1200 ℃ brandtest.

Tunnelstøtte: Indlejring af faseændringsmaterialer (PCM) i brandbeskyttelseslaget for at absorbere varme og forsinke temperaturledning, hvilket reducerer overfladetemperaturen på armeringen med 50% -70%.

4、 Forskningsgrænser og standardforslag

Præstationsevalueringsmetode

Termisk mekanisk koblingsmodel: Ved at kombinere varmeledningsligningen og det konstitutive forhold, forudsige spændings-tøjningsadfærden af ​​forstærkningsmaterialer ved høje temperaturer.

Test af reststyrke: Efter opvarmning af brandkurven i henhold til ISO 834-standarden, test forstærkningsmaterialets resterende trækstyrke.

Standard forbedringsretning

Yderligere indikatorer for ydeevne ved høje temperaturer: Tilføj reststyrkekrav på 300 ℃ og 60 minutter til 'Glasfiberarmerede stænger til anlægsteknik' (JG/T 406).

Særligt afsnit om brandbeskyttelsesdesign: Udvikle specialiserede brandbeskyttelsesdesignretningslinjer for glasfiberforstærkede strukturer, der tydeliggør overensstemmelsen mellem tykkelsen af ​​det beskyttende lag og brandmodstandsgrænsen.

Gennem materialemodifikation, strukturel optimering og standardforbedring kan anvendeligheden af ​​glasfiberarmering i højtemperaturmiljøer forbedres betydeligt, hvilket giver sikrere løsninger til områder som kemiteknik, transport og skibsteknik.