Kuidas muutuvad klaaskiudude tugevdamise mehaanilised omadused kõrge temperatuuri tingimustes? Millised on tulekaitse kujundamise erinõuded?

Klaasikiudude tugevdamise mehaanilised jõudluse muutused ja tulekaitse kavandamise nõuded kõrge temperatuuriga keskkonnas

1 、 Klaaskiudude tugevdamise mehaaniliste omaduste muutused kõrge temperatuuriga keskkonnas

Klaaskiudude tugevdamise mehaanilised jõudlusmuutused kõrgete temperatuuride keskkonnas näitavad ilmseid lavaomadusi, mis avalduvad järgmiselt:

Madal temperatuurivahemik (100-200 ℃)

Jõudlusmuutused: tugevus ja elastne moodul vähenevad aeglaselt umbes 10% -15%.

Mehhanism: Kõrge temperatuur intensiivistab klaaskiudude molekulide termilist liikumist, põhjustades molekulidevaheliste jõudude nõrgenemist kiudude vahel, kuid keemilisi sidemeid pole veel hävitatud.

Andmete tugi: katsed on näidanud, et klaaskiudude tugevdamise tõmbetugevuse säilitamise määr on 200 ℃ juures umbes 85–90%.

Keskmine temperatuurivahemik (200-300 ℃)

Tulemuslikkuse muutused: jõudlus väheneb märkimisväärselt, vähenedes tõmbetugevust 30–50% ja elastse mooduli olulisem langus.

Mehhanism: Keemilised sidemed (näiteks SI-O sidemed) hakkavad purunema, kiudude molekulaarstruktuur depolümeriseerub ja pindade liidese tugevus nõrgeneb.

Andmetoetus: 300 ℃ juures võib tõmbetugevus väheneda alla 50% -ni normaalsest temperatuuri väärtusest, samal ajal kui pikenemine suureneb, kuid laagrite maht väheneb.

Kõrge temperatuurivahemik (> 300 ℃)

Jõudlusmuutused: pehmendamine, sulamine ja isegi põletamine, kaotades täielikult mehaanilised omadused.

Mehhanism: Vaigu maatriks läbib termilise lagunemise, kiudaine struktuur laguneb ja materjal läbib süsiniku või põlemisreaktsioone.

Andmete tugi: kui temperatuur ületab 400 ℃, võib klaaskiudude tugevdus kaotada oma terviklikkuse vaigu lagunemise tõttu.

Võrdlevad eelised terasvarrastega

Kõrge temperatuuri takistus: klaaskiudude tugevdamine ei põle avatud leegiga alla 300 ℃, samas kui terase tugevdus võib oksiidikihi koorimise tõttu esineda tugevuse järsu langusega üle 600 ℃.

Leegi aeglustumine: klaaskiudude tugevdamise lõplik hapniku indeks (LOI) on umbes 26–35%, mis on parem kui tavalistel polümeermaterjalidel.

2 、 Klaaskiud tugevdamise tulekaitse kavandamise nõuded kõrge temperatuuriga keskkonnas

Klaasklassi tugevdamise ohutuse tagamiseks kõrge temperatuuriga keskkonnas peaks tulekaitse kujundamine järgima järgmisi põhiprintsiipe:

Tulekahjude ennetamise eeskirjade hoone järgimine

Tulekahju sektsioon: vastavalt hoonete tulekaitse kujundamise koodile '(GB 50016) jaguneb tulekapid ühekorruselisteks tehasehooneteks, mille pindala on ≤ 3000 ruutmeetrit ja mitmekorruseline hooned, mille pindala on ≤ 2000 ruutmeetrit.

Tulekindluse hinnang: ühise tehase hoone tulekindluse hinnang ei tohi olla madalam kui teisel tasemel ja tulekindlad vaheseinad, mille tuletõrjetakistuse piir on ≥ 2,0 tundi, tuleb kasutada võtmepiirkondades (näiteks sulamisosa).

Materiaalsed ja ehitusnõuded

Tulekahju eraldatus: kõrgete temperatuuride alad (näiteks ahju töötoad) ja muud piirkonnad peaksid kasutama tulekindlaid vaheseinu tulekindluse piirmääraga ≥ 2,0 tundi ning uksed ja aknad peaksid kasutama B-klassi tulekindlaid uksi ja akendeid.

Konstruktsioonikaitse: Klaasikiudude tugevdamise korral, mis on kokku puutunud kõrgete temperatuuridega, saab mähkimiseks ja kaitseks kasutada kaltsiumi silikaatplaadi (tulekindlat 4 tundi) või keraamilise kiu teki.

ohutu evakueerimise disain

Väljapääsu seadistamine: igal korrusel peaks olema vähemalt 2 ohutusväljapääsu ja evakueerimiskaugus peaks olema ≤ 60m (ühekorruseliste puhul) või ≤ 40m (mitme korruse korral).

Evakuatsioonimärgid: paigaldage fluorestsentsi evakueerimisnäitajad, et tagada nähtavus ≥ 10 m pärast elektrikatkestust.

Tuletõrjerajatise konfiguratsioon

Tulekahju kustutamise süsteem: kõrgtemperatuuriga töökoda on varustatud automaatse sprinkleri tulekustutussüsteemi või gaasi tulekustutussüsteemiga, mille kavandatud veetarbimine on ≥ 10L/s · ㎡.

Häireseade: paigaldage lineaarne temperatuuridetektor, mille häiretemperatuur on seatud 58 ℃ (töötemperatuur 72 ℃).

3 、 Kõrge temperatuuri jõudluse optimeerimise ja tulekaitse kujundamise juhtumianalüüs

Jõudluse optimeerimise tehnikad

Pinna töötlemine: kõrge temperatuuriga vastupidavate kattekatete (näiteks silikoonvaigu) pritsimine võib suurendada tugevuse peetuse kiirust 300 ℃ juures üle 60% -ni.

Komposiitmuudatus: alumiiniumoksiidi või räni karbiidiosakeste lisamine pehmenemistemperatuuri suurendamiseks üle 500 ℃.

Insenerirakenduste näited

Ookeaniplatvorm: võttes kasutusele mähitud GFRP tugevdamise ja UHPC kombineeritud struktuuri, parandatakse sidumistugevust liivapritsimise teel ja jääktugevus on pärast 1200 ℃ tuleküpsetamise testi ≥ 40%.

Tunneli tugi: kinnistamisfaasi muutmise materjalid (PCM) tulekaitsekihis soojuse ja viivituse temperatuuri juhtivuse imamiseks, vähendades tugevdamise pinnatemperatuuri 50% -70%.

4 、 Uurimispiirid ja standardsed soovitused

Jõudluse hindamise meetod

Termiline mehaaniline sidumismudel: soojusjuhtivuse võrrandi ja konstitutiivse seose kombineerimine ennustage tugevdusmaterjalide pinge-deformatsiooni käitumist kõrgetel temperatuuridel.

Jääk tugevuse test: Pärast tulekõvera soojendamist testige ISO 834 standardile tugevdusmaterjali jääktugevust.

Standardne parandamise suund

Täiendavad kõrgtemperatuuriga tulemusnäitajad: lisage jääktugevuse nõuded 300 ℃ ja 60 minutit tsiviilehituse klaaskiudude tugevdatud ribadele '(JG/T 406).

Spetsiaalne tulekaitse kujundamine: töötage välja klaaskiududega tugevdatud konstruktsioonide spetsialiseeritud tulekaitse kujundamise juhised, selgitades kaitsekihi paksuse ja tulekindluse piiri vahel vastavust.

Materjali muutmise, struktuurilise optimeerimise ja standardse parandamise kaudu saab klaaskiudude tugevdamise rakendatavust kõrgtemperatuurilises keskkonnas märkimisväärselt parandada, pakkudes ohutumaid lahendusi sellistele valdkondadele nagu keemiatehnika, transport ja meretehnika.