چگونه خواص مکانیکی تقویت فیبر شیشه ای در شرایط دمای بالا تغییر می کند؟ الزامات ویژه برای طراحی حفاظت از آتش چیست؟

تغییرات عملکرد مکانیکی و الزامات طراحی حفاظت از آتش سوزی تقویت فیبر شیشه ای در محیط با درجه حرارت بالا

1 、 تغییر در خواص مکانیکی تقویت فیبر شیشه ای در محیط با درجه حرارت بالا

تغییرات مکانیکی تقویت فیبر شیشه ای در محیط با درجه حرارت بالا ، ویژگی های مرحله آشکار را نشان می دهد ، که به طور خاص به عنوان آشکار می شود:

دامنه دمای پایین (100-200 ℃)

تغییرات عملکرد: قدرت و مدول الاستیک به آرامی حدود 10 ٪ -15 ٪ کاهش می یابد.

مکانیسم: دمای بالا حرکت حرارتی مولکولهای فیبر شیشه ای را تشدید می کند و منجر به تضعیف نیروهای بین مولکولی بین الیاف می شود ، اما پیوندهای شیمیایی هنوز از بین نرفته اند.

پشتیبانی از داده ها: آزمایشات نشان داده اند که میزان احتباس مقاومت کششی تقویت فیبر شیشه ای در حدود 85 ٪ -90 ٪ در 200 است.

دامنه دمای متوسط ​​(200-300 ℃)

تغییرات عملکرد: عملکرد به طور قابل توجهی کاهش می یابد ، با کاهش 30 ٪ -50 ٪ در استحکام کششی و کاهش قابل توجه در مدول الاستیک.

مکانیسم: پیوندهای شیمیایی (مانند پیوندهای Si-O) شروع به شکستن می کنند ، ساختار مولکولی فیبر دپلیمر می شود و مقاومت پیوند بین سطحی تضعیف می شود.

پشتیبانی از داده ها: در 300 ℃ ، استحکام کششی ممکن است به زیر 50 ٪ از مقدار دمای طبیعی کاهش یابد ، در حالی که کشیدگی افزایش می یابد اما ظرفیت تحمل کاهش می یابد.

دامنه درجه حرارت بالا (> 300 ℃)

تغییرات عملکرد: نرم شدن ، ذوب و حتی احتراق ، خصوصیات مکانیکی را از دست می دهد.

مکانیسم: ماتریس رزین تحت تجزیه حرارتی قرار می گیرد ، ساختار فیبر از هم پاشیده می شود ، و مواد تحت کربن سازی یا واکنش های احتراق قرار می گیرند.

پشتیبانی از داده ها: هنگامی که دما بیش از 400 ℃ باشد ، تقویت فیبر شیشه ممکن است به دلیل تجزیه رزین ، یکپارچگی خود را از دست بدهد.

مزایای مقایسه ای با میله های فولادی

مقاومت در برابر دمای بالا: تقویت فیبر شیشه ای با شعله باز زیر 300 ℃ سوزانده نمی شود ، در حالی که تقویت فولاد ممکن است به دلیل لایه برداری لایه اکسید ، افت ناگهانی در استحکام بالاتر از 600 را تجربه کند.

عقب ماندگی شعله: شاخص نهایی اکسیژن (LOI) تقویت فیبر شیشه ای در حدود 26 ٪ -35 ٪ است که بهتر از مواد پلیمری معمولی است.

2 、 الزامات طراحی حفاظت از آتش برای تقویت فایبرگلاس در محیط های درجه حرارت بالا

برای اطمینان از ایمنی تقویت فایبرگلاس در محیط های درجه حرارت بالا ، طراحی حفاظت از آتش باید از اصول اصلی زیر پیروی کند:

رعایت مقررات پیشگیری از آتش سوزی

محفظه آتش سوزی: با توجه به 'کد برای طراحی حفاظت از آتش سوزی ساختمانها' (GB 50016) ، محفظه های آتش نشانی به ساختمانهای کارخانه ای یک طبقه با مساحت 3000 متر مربع و ساختمانهای چند طبقه با مساحت 2000 متر مربع پوند تقسیم می شوند.

امتیاز مقاومت در برابر آتش: از امتیاز مقاومت در برابر آتش ساختمان کارخانه مشترک نباید پایین تر از سطح دو باشد و پارتیشن های مقاوم در برابر آتش با حد مقاومت در برابر آتش 2.0 ساعت باید در مناطق کلیدی (مانند بخش ذوب) استفاده شود.

الزامات مواد و ساخت و ساز

جداسازی آتش: مناطق با دمای بالا (مانند کارگاه های کوره) و سایر مناطق باید از پارتیشن های مقاوم در برابر آتش با محدودیت مقاومت در برابر آتش 2.0 ساعت استفاده کنند و درها و پنجره ها باید از درها و پنجره های مقاوم در برابر آتش استفاده کنند.

محافظت از ساختاری: برای تقویت فیبر شیشه ای که در معرض درجه حرارت بالا قرار دارد ، تخته سیلیکات کلسیم (مقاوم در برابر آتش به مدت 4 ساعت) یا پتو فیبر سرامیکی برای بسته بندی و محافظت می تواند استفاده شود.

طراحی تخلیه ایمن

تنظیم خروجی: هر طبقه باید حداقل 2 خروجی ایمنی داشته باشد و فاصله تخلیه باید 60 میلیون پوند (برای طبقه های منفرد) یا 40 میلیون پوند (برای چندین طبقه) باشد.

علائم تخلیه: برای اطمینان از دید 10 میلیون پوند پس از قطع برق ، شاخص های تخلیه فلورسنت را نصب کنید.

پیکربندی تسهیلات حفاظت از آتش

سیستم خاموش کننده آتش: کارگاه با درجه حرارت بالا مجهز به سیستم خاموش کننده آتش نشانی اتوماتیک یا سیستم خاموش کننده آتش گاز ، با مصرف آب طراحی شده 10L/S ·.

دستگاه هشدار: یک ردیاب دمای خطی را با دمای زنگ هشدار در 58 ℃ (دمای کار 72) نصب کنید.

3 、 مطالعه موردی در مورد بهینه سازی عملکرد درجه حرارت بالا و طراحی حفاظت از آتش سوزی

تکنیک های بهینه سازی عملکرد

تصفیه سطح: پاشیدن پوشش های مقاوم در برابر درجه حرارت بالا (مانند رزین سیلیکون) می تواند میزان احتباس مقاومت را به بیش از 60 ٪ در 300 افزایش دهد.

اصلاح کامپوزیت: اضافه کردن آلومینا یا ذرات کاربید سیلیکون برای افزایش دمای نرم شدن به بالاتر از 500.

نمونه های برنامه مهندسی

سکوی اقیانوس: اتخاذ یک ساختار ترکیبی از تقویت شده GFRP بسته بندی شده و UHPC ، قدرت پیوند از طریق درمان ماسهبازی بهبود می یابد ، و مقاومت باقیمانده 40 ٪ پس از 1200 ℃ تست پخت آتش سوزی است.

پشتیبانی تونل: تعبیه مواد تغییر فاز (PCM) در لایه حفاظت از آتش برای جذب گرما و تاخیر در هدایت دما ، کاهش دمای سطح آرماتور را 50 ٪ -70 ٪ کاهش می دهد.

4 、 مرزهای تحقیق و پیشنهادات استاندارد

روش ارزیابی عملکرد

مدل اتصال مکانیکی حرارتی: ترکیب معادله هدایت گرما و رابطه سازنده ، رفتار استرس فشار مواد تقویت شده در دماهای بالا را پیش بینی کنید.

تست استحکام باقیمانده: پس از گرم کردن منحنی آتش مطابق استاندارد ISO 834 ، مقاومت کششی باقیمانده مواد آرماتور را آزمایش کنید.

جهت بهبود استاندارد

شاخص های اضافی عملکرد درجه حرارت بالا: نیازهای استحکام باقیمانده 300 ℃ و 60 دقیقه را به 'میله های تقویت شده فیبر شیشه ای برای مهندسی عمران' اضافه کنید (JG/T 406).

بخش ویژه در مورد طراحی حفاظت از آتش: تدوین دستورالعمل های طراحی حفاظت از آتش سوزی برای سازه های تقویت شده با فیبر شیشه ای ، روشن کردن مکاتبات بین ضخامت لایه محافظ و حد مقاومت در برابر آتش.

از طریق اصلاح مواد ، بهینه سازی ساختاری و بهبود استاندارد ، کاربرد تقویت فیبر شیشه ای در محیط های درجه حرارت بالا می تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد و راه حل های ایمن تری برای زمینه هایی مانند مهندسی شیمی ، حمل و نقل و مهندسی دریایی فراهم می کند.