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

Promjene mehaničkih svojstava i projektni zahtjevi za zaštitu od požara armature od staklenih vlakana u okruženju visoke temperature

1、 Promjene u mehaničkim svojstvima ojačanja staklenim vlaknima u okolini visoke temperature

Promjene mehaničkih svojstava armature od staklenih vlakana pod visokom temperaturom okoline pokazuju očite karakteristike faze, koje se posebno manifestiraju kao:

Raspon niske temperature (100-200 ℃)

Promjene u performansama: Čvrstoća i modul elastičnosti polako se smanjuju za oko 10% -15%.

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

Potpora podacima: Eksperimenti su pokazali da je stopa zadržavanja vlačne čvrstoće ojačanja staklenim vlaknima oko 85% -90% na 200 ℃.

Raspon srednje temperature (200-300 ℃)

Promjene u izvedbi: Učinkovitost se značajno smanjuje, sa smanjenjem vlačne čvrstoće od 30% -50% i značajnijim smanjenjem modula elastičnosti.

Mehanizam: Kemijske veze (kao što su Si-O veze) počinju pucati, molekularna struktura vlakana depolimerizira, a čvrstoća međufaznog povezivanja slabi.

Podrška podacima: Na 300 ℃, vlačna čvrstoća može pasti ispod 50% normalne temperaturne vrijednosti, dok rastezljivost raste, ali se nosivost smanjuje.

Raspon visokih temperatura (>300 ℃)

Promjene u performansama: omekšavanje, topljenje, pa čak i izgaranje, potpuno gubljenje mehaničkih svojstava.

Mehanizam: matrica smole prolazi kroz toplinsku razgradnju, struktura vlakana se raspada, a materijal prolazi kroz reakcije karbonizacije ili izgaranja.

Podrška podacima: Kada temperatura prijeđe 400 ℃, ojačanje od staklenih vlakana može izgubiti svoj integritet zbog raspadanja smole.

Komparativne prednosti s čeličnim šipkama

Otpornost na visoke temperature: Armatura od staklenih vlakana ne gori otvorenim plamenom ispod 300 ℃, dok čelična armatura može doživjeti nagli pad čvrstoće iznad 600 ℃ zbog ljuštenja oksidnog sloja.

Otpornost na plamen: Konačni indeks kisika (LOI) ojačanja staklenim vlaknima je oko 26% -35%, što je bolje od običnih polimernih materijala.

2、 Projektni zahtjevi za zaštitu od požara za ojačanje od stakloplastike u okruženjima visoke temperature

Kako bi se osigurala sigurnost armature od stakloplastike u okruženjima visoke temperature, projekt zaštite od požara treba slijediti sljedeća temeljna načela:

Usklađenost s građevinskim propisima o zaštiti od požara

Protupožarni odjeljak: Prema 'Kodeksu za projektiranje zgrada za zaštitu od požara' (GB 50016), protupožarni odjeljci podijeljeni su na jednokatne tvorničke zgrade s površinom od ≤ 3000 četvornih metara i višekatne zgrade s površinom od ≤ 2000 četvornih metara.

Ocjena otpornosti na vatru: Ocjena otpornosti na vatru zajedničke tvorničke zgrade ne smije biti niža od razine dva, a vatrootporne pregrade s granicom otpornosti na vatru od ≥ 2,0 sata moraju se koristiti u ključnim područjima (kao što je dio za topljenje).

Zahtjevi za materijal i konstrukciju

Izolacija od požara: Područja s visokom temperaturom (kao što su radionice peći) i druga područja trebaju koristiti pregrade otporne na vatru s granicom otpornosti na vatru od ≥ 2,0 sata, a vrata i prozori trebaju koristiti vrata i prozore otporne na vatru klase B.

Strukturna zaštita: Za ojačanje od staklenih vlakana izloženih visokim temperaturama, ploča od kalcij silikata (otporna na vatru 4 sata) ili deka od keramičkih vlakana mogu se koristiti za omatanje i zaštitu.

siguran dizajn za evakuaciju

Postavka izlaza: Svaki kat treba imati najmanje 2 sigurnosna izlaza, a udaljenost evakuacije mora biti ≤ 60 m (za pojedinačne katove) ili ≤ 40 m (za više katova).

Znakovi evakuacije: Instalirajte fluorescentne indikatore evakuacije kako biste osigurali vidljivost od ≥ 10 m nakon nestanka struje.

Konfiguracija protupožarnog objekta

Sustav za gašenje požara: Visokotemperaturna radionica opremljena je automatskim sustavom za gašenje požara sprinklerom ili plinskim sustavom za gašenje požara, s projektiranom potrošnjom vode od ≥ 10L/s · ㎡.

Alarmni uređaj: Instalirajte linearni detektor temperature s temperaturom alarma postavljenom na 58 ℃ (radna temperatura od 72 ℃).

3、 Studija slučaja o optimizaciji performansi pri visokim temperaturama i dizajnu zaštite od požara

Tehnike optimizacije performansi

Površinska obrada: prskanje premaza otpornih na visoke temperature (kao što je silikonska smola) može povećati stopu zadržavanja čvrstoće na preko 60% na 300 ℃.

Modifikacija kompozita: Dodavanje čestica aluminijevog oksida ili silicij karbida za povećanje temperature omekšavanja na iznad 500 ℃.

Primjeri inženjerske primjene

Oceanska platforma: Usvajanje kombinacije strukture omotanog GFRP ojačanja i UHPC-a, čvrstoća lijepljenja je poboljšana tretmanom pjeskarenjem, a rezidualna čvrstoća je ≥ 40% nakon testa pečenja na 1200 ℃.

Nosač tunela: Ugradnja materijala s faznom promjenom (PCM) u protupožarni sloj za apsorpciju topline i odgodu provođenja temperature, smanjujući površinsku temperaturu armature za 50% -70%.

4、 Granice istraživanja i standardni prijedlozi

Metoda ocjenjivanja uspješnosti

Model toplinske mehaničke sprege: Kombinirajući jednadžbu provođenja topline i konstitutivni odnos, predvidite ponašanje naprezanja i deformacija materijala za pojačanje pri visokim temperaturama.

Ispitivanje zaostale čvrstoće: Nakon zagrijavanja krivulje požara prema standardu ISO 834, ispitajte zaostalu vlačnu čvrstoću materijala za pojačanje.

Standardni smjer poboljšanja

Dodatni visokotemperaturni pokazatelji učinkovitosti: 'Šipkama ojačanim staklenim vlaknima za građevinarstvo' (JG/T 406) dodajte zahtjeve za preostalom čvrstoćom od 300 ℃ i 60 minuta.

Poseban odjeljak o projektiranju zaštite od požara: Razviti posebne smjernice za projektiranje zaštite od požara za konstrukcije ojačane staklenim vlaknima, pojašnjavajući korespondenciju između debljine zaštitnog sloja i granice otpornosti na požar.

Kroz modifikaciju materijala, strukturnu optimizaciju i poboljšanje standarda, primjenjivost ojačanja staklenim vlaknima u okruženjima s visokim temperaturama može se značajno poboljšati, pružajući sigurnija rješenja za područja kao što su kemijsko inženjerstvo, transport i pomorsko inženjerstvo.