כיצד התכונות המכניות של חיזוק סיבי זכוכית משתנות בתנאי טמפרטורה גבוהים? מהן הדרישות המיוחדות לעיצוב הגנת אש?

שינויים בביצועים מכניים ודרישות תכנון הגנת אש של חיזוק סיבי זכוכית תחת סביבת טמפרטורה גבוהה

1 、 שינויים בתכונות המכניות של חיזוק סיבי זכוכית תחת סביבת טמפרטורה גבוהה

השינויים במכניות של חיזוק סיבי זכוכית תחת סביבת טמפרטורה גבוהה מראים מאפייני שלב ברורים, המתבטאים באופן ספציפי כ:

טווח טמפרטורות נמוך (100-200 ℃)

שינויים בביצועים: החוזק והמודולוס האלסטי יורדים אט אט בכ- 10% -15%.

מנגנון: טמפרטורה גבוהה מעצימה את התנועה התרמית של מולקולות סיבי זכוכית, מה שמוביל להיחלשות הכוחות הבין -מולקולריים בין סיבים, אך הקשר הכימי טרם נהרס.

תמיכה בנתונים: ניסויים הראו כי שיעור השמירה של חוזק מתיחה של חיזוק סיבי זכוכית הוא כ 85% -90% ב 200 ℃.

טווח טמפרטורות בינוני (200-300 ℃)

שינויים בביצועים: הביצועים יורדים באופן משמעותי, עם הפחתה של 30% -50% בעוצמת המתיחה וירידה משמעותית יותר במודולוס האלסטי.

מנגנון: קשרים כימיים (כגון קשרי SI-O) מתחילים לשבור, המבנה המולקולרי הסיבים מתפלל, וכוח ההדבקה הממשקית נחלש.

תמיכה בנתונים: ב -300 ℃, חוזק המתיחה עשוי לרדת מתחת ל 50% מערך הטמפרטורה הרגיל, ואילו ההתארכות עולה אך יכולת הנושא יורדת.

טווח טמפרטורות גבוה (> 300 ℃)

שינויים בביצועים: ריכוך, התכה ואפילו בעירה, מאבדים לחלוטין תכונות מכניות.

מנגנון: מטריצת השרף עוברת פירוק תרמי, מבנה הסיבים מתפורר והחומר עובר תגובות פחמימות או בעירה.

תמיכה בנתונים: כאשר הטמפרטורה עולה על 400 ℃, חיזוק סיבי הזכוכית עלול לאבד את שלמותה בגלל פירוק שרף.

יתרונות השוואתיים עם מוטות פלדה

עמידות בפני טמפרטורה גבוהה: חיזוק סיבי זכוכית אינו נשרף עם להבה פתוחה מתחת ל -300 ℃, ואילו חיזוק פלדה עשוי לחוות ירידה פתאומית בחוזק מעל 600 ℃ בגלל פילוף שכבת התחמוצת.

פיגור בעירה: מדד החמצן האולטימטיבי (LOI) של חיזוק סיבי זכוכית הוא בערך 26% -35%, וזה טוב יותר מחומרי פולימר רגילים.

2 、 דרישות תכנון הגנת אש לחיזוק פיברגלס בסביבות טמפרטורה גבוהה

כדי להבטיח את בטיחות חיזוק פיברגלס בסביבות טמפרטורה גבוהה, תכנון הגנת האש אמור לעקוב אחר עקרונות הליבה הבאים:

עמידה בתקנות לבניין למניעת אש

תא כיבוי: על פי קוד 'לקוד להגנת האש של מבנים' (GB 50016), תאי האש מחולקים לבנייני מפעל יחיד עם שטח של ≤ 3000 מ'ר ומבנים רב -סיפוריים עם שטח של ≤ 2000 מ'ר.

דירוג עמידות בפני אש: דירוג התנגדות האש של בניין המפעל המשותף לא יהיה נמוך יותר מאשר ברמה השנייה, ומחיצות עמידות בפני אש עם גבול עמידות בפני אש של ≥ 2.0 שעות ישמשו באזורי מפתח (כמו פרק ההיתוך).

דרישות חומר ובנייה

בידוד אש: אזורים בטמפרטורה גבוהה (כגון סדנאות כבשן) ואזורים אחרים צריכים להשתמש במחיצות עמידות בפני אש עם גבול התנגדות אש של ≥ 2.0 שעות, ודלתות וחלונות צריכים להשתמש בדלתות ובחלונות עמידים בפני אש B.

הגנה מבנית: לחיזוק סיבי זכוכית שנחשף לטמפרטורות גבוהות, ניתן להשתמש בלוח סידן סיליקט (עמיד בפני אש למשך 4 שעות) או שמיכת סיבי קרמיקה יכולה לשמש לעטיפה ולהגנה.

עיצוב מפנה בטוח

הגדרת יציאה: לכל קומה צריכה להיות לפחות 2 יציאות בטיחות, ומרחק הפינוי צריך להיות ≤ 60 מ '(עבור קומות בודדות) או ≤ 40 מ' (למספר קומות).

סימני פינוי: התקן מחווני פינוי פלורסנט כדי להבטיח נראות של ≥ 10 מ 'לאחר הפסקת חשמל.

תצורת מתקן להגנת האש

מערכת כיבוי אש: הסדנה בטמפרטורה גבוהה מצוידת במערכת כיבוי אש אוטומטית של כיבוי אש או מערכת כיבוי אש בגז, עם צריכת מים מעוצבת של ≥ 10L/s · ㎡.

התקן אזעקה: התקן גלאי טמפרטורה לינארית עם טמפרטורת אזעקה מוגדרת על 58 ℃ (טמפרטורת ההפעלה של 72 ℃).

3 、 מקרה מבחן על אופטימיזציה לביצועי טמפרטורה גבוהה ועיצוב הגנה מפני אש

טכניקות אופטימיזציה לביצועים

טיפול פני השטח: ריסוס ציפויים עמידים בטמפרטורה גבוהה (כמו שרף סיליקון) יכול להגדיל את שיעור שמירת החוזק ליותר מ -60% ב -300 ℃.

שינוי מורכב: הוספת חלקיקי אלומינה או סיליקון קרביד כדי להגדיל את טמפרטורת הריכוך למעל 500 ℃.

דוגמאות ליישום הנדסי

פלטפורמת האוקיאנוס: אימוץ מבנה שילוב של חיזוק GFRP עטוף ו- UHPC, חוזק ההדבקה משופר באמצעות טיפול בפיצוץ חול, והחוזק הנותר הוא ≥ 40% לאחר בדיקת אפיית אש.

תמיכה במנהרה: הטמעת חומרים לשינוי שלב (PCM) בשכבת הגנת האש לספיגת הולכת חום ועיכוב טמפרטורת, מה שמפחית את טמפרטורת השטח של החיזוק ב- 50% -70%.

4 、 גבולות מחקר והצעות סטנדרטיות

שיטת הערכת ביצועים

מודל צימוד מכני תרמי: שילוב של משוואת הולכת החום והקשר המכונן, חוו את התנהגות מתח הלחץ של חומרי חיזוק בטמפרטורות גבוהות.

מבחן חוזק שיורי: לאחר חימום עקומת האש על פי תקן ISO 834, בדוק את חוזק המתיחה הנותר של חומר החיזוק.

כיוון שיפור רגיל

מחווני ביצועים נוספים בטמפרטורה גבוהה: הוסף דרישות חוזק שיורייה של 300 ℃ ו -60 דקות לסורגים מחוזקים של סיבי זכוכית להנדסה אזרחית '(JG/T 406).

קטע מיוחד בנושא עיצוב הגנה מפני אש: פיתוח הנחיות מתמחות בעיצוב הגנת אש למבנים מחוזקים של סיבי זכוכית, תוך הבהרת ההתאמה בין עובי שכבת המגן למגבלת עמידות בפני האש.

באמצעות שינוי חומרים, אופטימיזציה מבנית ושיפור סטנדרטי, ניתן לשפר באופן משמעותי את תחולתן של חיזוק סיבי זכוכית בסביבות בטמפרטורה גבוהה, מה שמספק פתרונות בטוחים יותר לשדות כמו הנדסה כימית, הובלה והנדסה ימית.