Wie ändern sich die mechanischen Eigenschaften der Glasfaserverstärkung unter hohen Temperaturbedingungen? Was sind die besonderen Anforderungen für das Brandschutzdesign?

Mechanische Leistungsänderungen und Anforderungen des Brandschutzes für die Verstärkung der Glasfaser unter hoher Temperaturumgebung

1 、 Änderungen der mechanischen Eigenschaften der Glasfaserverstärkung unter hoher Temperaturumgebung

Die mechanischen Leistungsänderungen der Glasfaserverstärkung unter hoher Temperaturumgebung zeigen offensichtliche Bühneneigenschaften, die sich speziell als:

Niedriger Temperaturbereich (100-200 ℃)

Leistungsänderungen: Die Festigkeit und der elastische Modul nehmen langsam um etwa 10% -15% ab.

Mechanismus: Hohe Temperatur intensiviert die thermische Bewegung von Glasfasermolekülen, was zu einer Schwächung der intermolekularen Kräfte zwischen Fasern führt, aber die chemischen Bindungen wurden noch nicht zerstört.

Datenunterstützung: Experimente haben gezeigt, dass die Retentionsrate der Zugfestigkeit der Glasfaserverstärkung bei 200 ℃ etwa 85% -90% beträgt.

Mittlerer Temperaturbereich (200-300 ℃)

Leistungsänderungen: Die Leistung nimmt signifikant ab, wobei die Zugfestigkeit um 30% -50% und eine signifikantere Abnahme des Elastizitätsmoduls.

Mechanismus: Chemische Bindungen (z. B. Si-O-Bindungen) beginnen zu brechen, die Fasermolekülstruktur depolymerisieren und die Grenzflächenfestigkeit schwächt.

Datenunterstützung: Bei 300 ° C kann die Zugfestigkeit auf unter 50% des normalen Temperaturwerts abnehmen, während die Dehnung zunimmt, die Lagerkapazität jedoch abnimmt.

Hochtemperaturbereich (> 300 ℃)

Leistungsänderungen: Erweichen, Schmelzen und sogar Verbrennung, vollständig mechanische Eigenschaften verlieren.

Mechanismus: Die Harzmatrix erfährt eine thermische Zersetzung, die Faserstruktur zerfällt und das Material erfährt Kohlenstoff- oder Verbrennungsreaktionen.

Datenunterstützung: Wenn die Temperatur 400 ° C überschreitet, kann die Glasfaserverstärkung aufgrund der Zersetzung von Harz ihre Integrität verlieren.

Vergleichende Vorteile mit Stahlstangen

Hochtemperaturwiderstand: Die Verstärkung der Glasfaser verbrennt nicht mit einer offenen Flamme unter 300 ° C, während die Stahlverstärkung aufgrund des Abblätterns der Oxidschicht einen plötzlichen Abfall der Festigkeit über 600 ° C ergeben kann.

Flammenhemmung: Der ultimative Sauerstoffindex (LOI) der Glasfaserverstärkung beträgt etwa 26% -35%, was besser ist als gewöhnliche Polymermaterialien.

2 、 Anforderungen des Brandschutzes für die Verstärkung der Glasfaser in Hochtemperaturumgebungen

Um die Sicherheit der Glasfaserverstärkung in Hochtemperaturumgebungen zu gewährleisten, sollte die Brandschutzdesign den folgenden Kernprinzipien folgen:

Einhaltung der Vorschriften für Brandschutzgebäude

Feuerfach: Nach dem 'Code für Brandschutzdesign von Gebäuden' (GB 50016) werden Brandabteilungen in Einzelstöck -Fabrikgebäude mit einer Fläche von ≤ 3000 Quadratmetern und Multi -Story -Gebäuden mit einer Fläche von ≤ 2000 Quadratmetern unterteilt.

Brandwiderstandsbewertung: Die Brandwiderstandsbewertung des gemeinsamen Fabrikgebäudes darf nicht niedriger als Level 2 sein, und feuerresistente Partitionen mit einer Brandwiderstandsgrenze von ≥ 2,0 Stunden sind in Schlüsselbereichen (z. B. dem Schmelzabschnitt) zu verwenden.

Material- und Konstruktionsanforderungen

Brandisolation: Hochtemperaturbereiche (z. B. Ofen-Workshops) und andere Bereiche sollten feuerresistente Trennwände mit einer Brandwiderstandsgrenze von ≥ 2,0 Stunden verwenden, und Türen und Fenster sollten feuerresistente Türen und Fenster der Klasse B verwenden.

Strukturschutz: Für die Verstärkung der Glasfaser, die hohen Temperaturen ausgesetzt ist, kann Calcium Silicat Board (feuerfestes für 4 Stunden) oder Keramikfaserdecke zum Verpacken und Schutz verwendet werden.

sicheres evakuierendes Design

Ausgangseinstellung: Jede Etage sollte mindestens 2 Sicherheitsausgänge haben, und die Evakuierungsabstand sollte ≤ 60 m (für einzelne Böden) oder ≤ 40 m (für mehrere Böden) betragen.

Evakuierungszeichen: Installieren Sie fluoreszierende Evakuierungsindikatoren, um eine Sichtbarkeit von ≥ 10 m nach Stromausfall zu gewährleisten.

Brandschutzeinrichtung Konfiguration

Feuerlöschsystem: Der High-Temperature-Workshop ist mit einem automatischen Sprinklerfeuerlöschsystem oder einem Gasfeuerlöschsystem mit einem entworfenen Wasserverbrauch von ≥ 10 l/s · ㎡ ausgestattet.

Alarmvorrichtung: Installieren Sie einen linearen Temperaturdetektor mit einer Alarmtemperatur auf 58 ℃ (Betriebstemperatur von 72 ℃).

3 、 Fallstudie zur Hochtemperaturleistung Optimierung und Brandschutzdesign

Leistungsoptimierungstechniken

Oberflächenbehandlung: Das Sprühen von hochtemperaturbeständigen Beschichtungen (wie Silikonharz) kann die Festigkeitsrate auf über 60% bei 300 ° C erhöhen.

Verbundmodifizierung: Hinzufügen von Aluminiumoxid- oder Siliziumcarbidpartikeln, um die Erweidungstemperatur auf über 500 ℃ zu erhöhen.

Beispiele für technische Anwendungen

Ozeanplattform: Die Annahme einer Kombinationsstruktur der eingewickelten GFK -Verstärkung und der UHPC wird durch die Sandstrahlenbehandlung verbessert, und die Restfestigkeit beträgt ≥ 40% nach 1200 ℃ Brandbindungstest.

Tunnelunterstützung: Einbettung von Phasenwechselmaterialien (PCM) in die Brandschutzschicht, um Wärme- und Verzögerungstemperaturleitungen zu absorbieren, wodurch die Oberflächentemperatur der Verstärkung um 50% -70% reduziert wird.

4 、 Forschungsgrenzen und Standardvorschläge

Leistungsbewertungsmethode

Thermisches mechanisches Kopplungsmodell: Kombinieren Sie die Wärmeleitungsgleichung und die konstitutive Beziehung, sagen Sie das Spannungs-Dehnungs-Verhalten von Verstärkungsmaterialien bei hohen Temperaturen vor.

Restfestigkeitstest: Testen Sie nach dem Erhitzen der Brandkurve nach ISO 834 Standard die Restzugfestigkeit des Verstärkungsmaterials.

Standardverbesserungsrichtung

Zusätzliche Hochtemperaturleistungsindikatoren: Fügen Sie den 'faserverstärkten Balken für die Bauingenieurwesen für die Bauingenieurwesen (JG/T 406).

Spezielle Abschnitt zum Brandschutzdesign: Entwickeln Sie spezielle Richtlinien für Brandschutzdesign für Glasfaserverstärkungsstrukturen und klären Sie die Korrespondenz zwischen der Dicke der Schutzschicht und der Brandwiderstandsgrenze.

Durch Materialänderung, strukturelle Optimierung und Standardverbesserung kann die Anwendbarkeit der Glasfaserverstärkung in Hochtemperaturumgebungen erheblich verbessert werden und bietet sicherere Lösungen für Felder wie Chemieingenieurwesen, Transport und Meerestechnik.