Kako se mehanička svojstva ojačanja staklenih vlakana mijenjaju u uvjetima visoke temperature? Koji su posebni zahtjevi za dizajn zaštite od požara?

Promjene mehaničkih performansi i zahtjevi za dizajn zaštite od požara od ojačanja staklenih vlakana u okruženju visoke temperature

1 、 Promjene mehaničkih svojstava ojačanja staklenih vlakana u okruženju visoke temperature

Mehaničke performanse promjena ojačanja staklenih vlakana u okruženju s visokom temperaturom pokazuju očite karakteristike stadija, posebno očituju se kao:

Raspon niske temperature (100-200 ℃)

Promjene performansi: Modul snage i elastičnosti polako se smanjuju za oko 10% -15%.

Mehanizam: Visoka temperatura pojačava toplinsko gibanje molekula staklenih vlakana, što dovodi do slabljenja intermolekularnih sila između vlakana, ali kemijske veze još nisu uništene.

Podrška podataka: Eksperimenti su pokazali da je brzina zadržavanja vlačne čvrstoće ojačanja staklenih vlakana oko 85% -90% na 200 ℃.

Srednji temperaturni raspon (200-300 ℃)

Promjene performansi: Učinkovitost se značajno smanjuje, s smanjenjem od 30% -50% vlačne čvrstoće i značajnijim smanjenjem elastičnog modula.

Mehanizam: Kemijske veze (poput Si-O veza) počinju se lomiti, molekularna struktura vlakana depolimerizira, a čvrstoća međufacijalne veze slabi.

Podrška podataka: Na 300 ℃, vlačna čvrstoća može se smanjiti na ispod 50% normalne temperaturne vrijednosti, dok se produljenje povećava, ali kapacitet ležaja smanjuje.

Visoki temperaturni raspon (> 300 ℃)

Promjene performansi: omekšavanje, topljenje, pa čak i izgaranje, potpuno gubitak mehaničkih svojstava.

Mehanizam: Matrica smole podvrgava se toplinskom raspadanju, struktura vlakana se raspada, a materijal prolazi reakcije karbonizacije ili izgaranja.

Podrška podataka: Kada temperatura prelazi 400 ℃, pojačanje staklenih vlakana može izgubiti integritet zbog raspadanja smole.

Usporedne prednosti sa čeličnim šipkama

Visoka temperaturna otpornost: Ojačanje staklenih vlakana ne sagorijeva otvorenim plamenom ispod 300 ℃, dok čelična armatura može doživjeti nagli pad čvrstoće iznad 600 ℃ zbog ljuštenja oksidnog sloja.

Retardancija plamena: Ultimate indeks kisika (LOI) pojačanja staklenih vlakana iznosi oko 26% -35%, što je bolje od običnih polimernih materijala.

2 、 Zahtjevi za dizajn zaštite od požara za ojačanje stakloplastike u okruženjima visoke temperature

Kako bi se osigurala sigurnost armature od stakloplastike u okruženjima s visokim temperaturama, dizajn zaštite od požara trebao bi slijediti sljedeće jezgrene principe:

Usklađenost s propisima o prevenciji požara

Požarni odjeljak: Prema 'kodeksu za zaštitu od požara za dizajn zgrada ' (GB 50016), vatrogasni odjeljci podijeljeni su u tvorničke zgrade s jednim pričama s površinom od ≤ 3000 četvornih metara i višestrukim zgradama s površinom od ≤ 2000 četvornih metara.

Ocjena otpornosti na vatru: Ocjena otpornosti na požar zgrade zglobova ne smije biti niža od razine dvije, a pregrade otporne na vatru s granicom otpornosti na požar od ≥ 2,0 sati koriste se u ključnim područjima (poput presjeka za taljenje).

Materijalni i građevinski zahtjevi

Izolacija požara: Područja visoke temperature (kao što su radionice peći) i druga područja trebala bi koristiti pregrade otporne na vatru s granicom otpornosti na požar od ≥ 2,0 sati, a vrata i prozori trebali bi koristiti vrata i prozore otporne na vatru klase B.

Strukturna zaštita: za ojačanje staklenih vlakana izloženih visokim temperaturama, kalcijevu silikatnu ploču (vatra otporna na 4 sata) ili pokrivač od keramičkih vlakana može se koristiti za omotavanje i zaštitu.

Siguran evakuacijski dizajn

Izlazna postavka: Svaki bi kat trebao imati najmanje 2 sigurnosne izlaske, a udaljenost evakuacije trebala bi biti ≤ 60 m (za pojedinačne podove) ili ≤ 40m (za više katova).

Znakovi za evakuaciju: Ugradite pokazatelje fluorescentne evakuacije kako biste osigurali vidljivost od ≥ 10 m nakon nestanka napajanja.

Konfiguracija požara za zaštitu od požara

Sustav za gašenje požara: Radionica s visokim temperaturama opremljena je automatskim sustavom za gašenje požara za prskanje ili sustavom za gašenje požara, s dizajniranom potrošnjom vode od ≥ 10L/s · ㎡.

Uređaj alarma: Ugradite linearni detektor temperature s temperaturom alarma na 58 ℃ (radna temperatura od 72 ℃).

3 、 Studija slučaja o optimizaciji performansi visoke temperature i dizajnu zaštite od požara

Tehnike optimizacije performansi

Površinski tretman: prskanje prevlake otpornih na visoke temperature (poput silikonske smole) može povećati stopu zadržavanja čvrstoće na preko 60% na 300 ℃.

Kompozitna modifikacija: Dodavanje glinice ili čestica silicij -karbida za povećanje temperature omekšavanja na iznad 500 ℃.

Primjeri inženjerske primjene

Ocean platforma: Usvajanje kombinirane strukture omotanog GFRP armature i UHPC -a, čvrstoća vezanja poboljšava se tretmanom pjeskama, a zaostala čvrstoća je ≥ 40% nakon ispitivanja pečenja vatre od 1200 ℃.

Podrška tunela: Materijali za promjenu faze ugradnje (PCM) u sloju zaštite od požara kako bi se apsorbirala provodljiva temperatura topline i kašnjenje, smanjujući površinsku temperaturu armature za 50% -70%.

4 、 Istraživačke granice i standardni prijedlozi

Način procjene performansi

Toplinski mehanički model spajanja: Kombinirajući jednadžbu topline i konstitutivni odnos, predvidite ponašanje napona i naprezanja materijala za armaturu na visokim temperaturama.

Ispitivanje preostale čvrstoće: Nakon zagrijavanja krivulje požara prema standardu ISO 834, testirajte zaostalu vlačnu čvrstoću materijala za armaturu.

Standardni smjer poboljšanja

Dodatni indikatori performansi visoke temperature: Dodajte zaostale zahtjeve čvrstoće od 300 ℃ i 60 minuta na 'staklene vlaknastih vlakana ojačanih šipkama za građevinski inženjering ' (JG/T 406).

Posebni odjeljak na dizajnu zaštite od požara: Razvijte specijalizirane smjernice za dizajn zaštite od požara za staklene vlaknastih struktura, pojašnjavajući podudarnost između debljine zaštitnog sloja i granice otpornosti na požar.

Kroz modifikaciju materijala, strukturnu optimizaciju i standardno poboljšanje, primjenjivost armature staklenih vlakana u okruženjima s visokim temperaturama može se značajno poboljšati, pružajući sigurnija rješenja za polja kao što su kemijski inženjering, prijevoz i morski inženjering.