In che modo le proprietà meccaniche del rinforzo in fibra di vetro cambiano in condizioni di alta temperatura? Quali sono i requisiti speciali per la progettazione della protezione antincendio?

Cambiamenti delle prestazioni meccaniche e requisiti di progettazione della protezione antincendio del rinforzo in fibra di vetro in ambiente ad alta temperatura

1 、 Cambiamenti nelle proprietà meccaniche del rinforzo in fibra di vetro in ambiente ad alta temperatura

I cambiamenti di prestazioni meccanici del rinforzo in fibra di vetro in ambiente ad alta temperatura mostrano ovvie caratteristiche dello stadio, specificamente manifestate come:

Intervallo di temperatura bassa (100-200 ℃)

Cambiamenti delle prestazioni: la forza e il modulo elastico diminuiscono lentamente di circa il 10% -15%.

Meccanismo: l'alta temperatura intensifica il movimento termico delle molecole di fibra di vetro, portando a un indebolimento delle forze intermolecolari tra le fibre, ma i legami chimici non sono ancora stati distrutti.

Supporto dei dati: gli esperimenti hanno dimostrato che il tasso di ritenzione della resistenza alla trazione del rinforzo in fibra di vetro è di circa l'85% -90% di circa 200 ℃.

Intervallo di temperatura media (200-300 ℃)

Cambiamenti delle prestazioni: le prestazioni diminuiscono in modo significativo, con una riduzione del 30% -50% nella resistenza alla trazione e una riduzione più significativa del modulo elastico.

Meccanismo: i legami chimici (come i legami Si-O) iniziano a rompersi, la struttura molecolare in fibra depolimerizza e la resistenza al legame interfacciale si indebolisce.

Supporto dei dati: a 300 ℃, la resistenza alla trazione può diminuire al di sotto del 50% del valore di temperatura normale, mentre l'allungamento aumenta ma la capacità del cuscinetto diminuisce.

Intervallo ad alta temperatura (> 300 ℃)

Cambiamenti delle prestazioni: ammorbidimento, scioglimento e persino combustione, perdendo completamente le proprietà meccaniche.

Meccanismo: la matrice di resina subisce una decomposizione termica, la struttura della fibra si disintegra e il materiale subisce reazioni di carbonizzazione o di combustione.

Supporto dei dati: quando la temperatura supera i 400 ℃, il rinforzo in fibra di vetro può perdere la sua integrità a causa della decomposizione della resina.

Vantaggi comparativi con le barre di acciaio

Resistenza ad alta temperatura: il rinforzo in fibra di vetro non brucia con una fiamma aperta inferiore a 300 ℃, mentre il rinforzo in acciaio può sperimentare un calo improvviso di resistenza superiore a 600 ℃ a causa del peeling dello strato di ossido.

Ritardo di fiamma: l'ultimo indice di ossigeno (LOI) del rinforzo in fibra di vetro è di circa il 26% -35%, che è migliore dei normali materiali polimerici.

2 、 Requisiti di progettazione della protezione antincendio per il rinforzo in fibra di vetro in ambienti ad alta temperatura

Per garantire la sicurezza del rinforzo in fibra di vetro in ambienti ad alta temperatura, la progettazione della protezione antincendio dovrebbe seguire i seguenti principi fondamentali:

Conformità con la costruzione di regolamenti di prevenzione degli incendi

Compartimento antincendio: secondo il codice 'per la progettazione di protezione antincendio degli edifici ' (GB 50016), i compartimenti antincendio sono divisi in edifici di fabbrica a singolo piano con un'area di ≤ 3000 metri quadrati e edifici multi -storia con un'area di ≤ 2000 metri quadrati.

Valutazione della resistenza al fuoco: la valutazione della resistenza al fuoco dell'edificio della fabbrica articolare non deve essere inferiore al livello due e le partizioni resistenti al fuoco con un limite di resistenza al fuoco di ≥ 2,0 ore devono essere utilizzate in aree chiave (come la sezione di fusione).

Requisiti di materiale e costruzione

Isolamento antincendio: le aree ad alta temperatura (come seminari del forno) e altre aree dovrebbero utilizzare partizioni resistenti al fuoco con un limite di resistenza al fuoco di ≥ 2,0 ore e porte e finestre dovrebbero utilizzare porte e finestre resistenti al fuoco di classe B.

Protezione strutturale: per il rinforzo in fibra di vetro esposto a temperature elevate, la scheda di silicato di calcio (resistente al fuoco per 4 ore) o la coperta in fibra di ceramica possono essere utilizzate per avvolgimento e protezione.

design evacuante sicuro

Impostazione di uscita: ogni piano dovrebbe avere almeno 2 uscite di sicurezza e la distanza di evacuazione dovrebbe essere ≤ 60 m (per pavimenti singoli) o ≤ 40 m (per pavimenti multipli).

Segni di evacuazione: installare indicatori di evacuazione fluorescenti per garantire una visibilità di ≥ 10 m dopo l'interruzione di corrente.

Configurazione della struttura di protezione antincendio

Sistema di estinzione antincendio: il seminario ad alta temperatura è dotato di un sistema di estinzione antincendio automatico o sistema di estinzione del gas, con un consumo di acqua progettato di ≥ 10L/s · ㎡.

Dispositivo di allarme: installare un rilevatore di temperatura lineare con una temperatura di allarme impostata a 58 ℃ (temperatura operativa di 72 ℃).

3 、 case study sull'ottimizzazione delle prestazioni ad alta temperatura e sulla progettazione della protezione antincendio

Tecniche di ottimizzazione delle prestazioni

Trattamento superficiale: spruzzare rivestimenti resistenti ad alta temperatura (come la resina siliconica) può aumentare il tasso di ritenzione della resistenza a oltre il 60% a 300 ℃.

Modifica composita: aggiunta di particelle di allumina o carburo di silicio per aumentare la temperatura di ammorbidimento a 500 ℃.

Esempi di applicazioni di ingegneria

Piattaforma oceanica: adottare una struttura combinata di rinforzo GFRP avvolto e UHPC, la resistenza al legame viene migliorata attraverso il trattamento di sabbiatura e la resistenza residua è ≥ 40% dopo 1200 ℃ test di cottura del fuoco.

Supporto tunnel: materiali di cambio di fase di incorporamento (PCM) nello strato di protezione antincendio per assorbire la conduzione della temperatura di calore e ritardare, riducendo la temperatura superficiale del rinforzo del 50% -70%.

4 、 Frontiers di ricerca e suggerimenti standard

Metodo di valutazione delle prestazioni

Modello di accoppiamento meccanico termico: combinare l'equazione della conduzione del calore e la relazione costitutiva, prevedere il comportamento della deformazione dello stress dei materiali di rinforzo ad alte temperature.

Test di resistenza residua: dopo aver riscaldato la curva antincendio secondo lo standard ISO 834, testare la resistenza residua di trazione del materiale di rinforzo.

Direzione di miglioramento standard

Ulteriori indicatori di prestazione ad alta temperatura: aggiungi requisiti residui di resistenza di 300 ℃ e 60 minuti alle barre rinforzate in fibra di vetro per l'ingegneria civile '(JG/T 406).

Sezione speciale sulla progettazione di protezione antincendio: sviluppare linee guida per la progettazione di protezione antincendio specializzate per strutture rinforzate in fibra di vetro, chiarire la corrispondenza tra lo spessore dello strato protettivo e il limite di resistenza al fuoco.

Attraverso la modifica del materiale, l'ottimizzazione strutturale e il miglioramento standard, l'applicabilità del rinforzo in fibra di vetro in ambienti ad alta temperatura può essere significativamente migliorata, fornendo soluzioni più sicure per campi come ingegneria chimica, trasporto e ingegneria marina.