Hoe veranderen de mechanische eigenschappen van glasvezelversterking onder hoge temperatuuromstandigheden? Wat zijn de speciale vereisten voor brandbeveiligingsontwerp?

Mechanische prestatieveranderingen en ontwerpvereisten voor brandbeveiliging van glasvezelversterking onder hoge temperatuuromgeving

1 、 Veranderingen in mechanische eigenschappen van glasvezelversterking onder de omgeving met hoge temperatuur

De mechanische prestatieveranderingen van glasvezelversterking onder hoge temperatuuromgeving vertonen duidelijke stadiumkenmerken, specifiek gemanifesteerd als:

Lage temperatuurbereik (100-200 ℃)

Prestatieveranderingen: de sterkte en elastische modulus nemen langzaam af met ongeveer 10% -15%.

Mechanisme: hoge temperatuur versterkt de thermische beweging van glasvezelmoleculen, wat leidt tot een verzwakking van de intermoleculaire krachten tussen vezels, maar de chemische bindingen zijn nog niet vernietigd.

Gegevensondersteuning: Experimenten hebben aangetoond dat de retentiesnelheid van de treksterkte van het versterking van glasvezel ongeveer 85% -90% is bij 200 ℃.

Gemiddeld temperatuurbereik (200-300 ℃)

Prestatieveranderingen: de prestaties nemen aanzienlijk af, met een vermindering van 30% -50% in treksterkte en een meer significante afname van de elastische modulus.

Mechanisme: chemische bindingen (zoals Si-O-bindingen) beginnen te breken, de vezelmoleculaire structuur depolymeriseert en de grensvlakverbindingssterkte verzwakt.

Gegevensondersteuning: bij 300 ℃ kan de treksterkte afnemen tot minder dan 50% van de normale temperatuurwaarde, terwijl de verlenging toeneemt, maar het draagvermogen neemt af.

Hoog temperatuurbereik (> 300 ℃)

Prestatieveranderingen: verzachten, smelten en zelfs verbranding, volledig verliezende mechanische eigenschappen.

Mechanisme: de harsmatrix ondergaat thermische ontleding, de vezelstructuur desintegreert uiteen en het materiaal ondergaat carbonisatie- of verbrandingsreacties.

Gegevensondersteuning: wanneer de temperatuur 400 ℃ overschrijdt, kan de glasvezelversterking zijn integriteit verliezen als gevolg van harsontleding.

Vergelijkende voordelen met stalen staven

Hoge temperatuurweerstand: glasvezelversterking verbrandt niet met een open vlam onder 300 ℃, terwijl stalen versterking een plotselinge daling van de sterkte boven 600 ℃ kan ervaren als gevolg van het afpellen van de oxidelaag.

Vlamvertraging: de ultieme zuurstofindex (LOI) van glasvezelversterking is ongeveer 26% -35%, wat beter is dan gewone polymeermaterialen.

2 、 Ontwerpvereisten voor brandbeveiliging voor vezelglasversterking in omgevingen met hoge temperatuur

Om de veiligheid van glasvezelversterking in omgevingen met een hoge temperatuur te waarborgen, moet het ontwerp van brandbeveiliging de volgende kernprincipes volgen:

Naleving van het bouwen van brandpreventievoorschriften

Brandcompartiment: volgens de 'Code voor brandbeveiligingsontwerp van gebouwen ' (GB 50016), zijn brandcompartimenten onderverdeeld in fabrieksgebouwen met één verhaal met een oppervlakte van ≤ 3000 vierkante meter en meerdere verdiepingen met een oppervlakte van ≤ 2000 vierkante meter.

Brandweerstandsbeoordeling: de brandweerstandsbeoordeling van het gezamenlijke fabrieksgebouw mag niet lager zijn dan niveau twee, en brandwerende scheidingswanden met een brandweerstandslimiet van ≥ 2,0 uur moeten worden gebruikt in belangrijke gebieden (zoals de smeltsectie).

Materiaal- en bouwvereisten

Brandisolatie: gebieden met hoge temperatuur (zoals ovenworkshops) en andere gebieden moeten brandwerende scheidingswanden gebruiken met een brandweerstandslimiet van ≥ 2,0 uur, en deuren en ramen moeten klasse B brandweerstandige deuren en ramen gebruiken.

Structurele bescherming: voor glasvezelversterking blootgesteld aan hoge temperaturen, kan calciumsilicaatbord (brandweerbestendig gedurende 4 uur) of keramische vezeldeken worden gebruikt voor inpak en bescherming.

Veilig evacuerend ontwerp

Afsluiten: elke vloer moet ten minste 2 veiligheidsuitgangen hebben en de evacuatieafstand moet ≤ 60m (voor enkele verdiepingen) of ≤ 40m (voor meerdere verdiepingen) zijn.

Evacuatietekens: installeer fluorescerende evacuatie -indicatoren om de zichtbaarheid van ≥ 10m na ​​stroomuitval te waarborgen.

Configuratie van brandbeveiligingsfaciliteit

Brandblussysteem: de workshop op hoge temperatuur is uitgerust met een automatisch sprinkler brandblussysteem of gasbrandblussen, met een ontworpen waterverbruik van ≥ 10l/s · ㎡.

Alarmapparaat: installeer een lineaire temperatuurdetector met een alarmtemperatuur ingesteld op 58 ℃ (bedrijfstemperatuur van 72 ℃).

3 、 Case study over optimalisatie van hoge temperatuurprestaties en ontwerp van brandbeveiliging

Prestatie -optimalisatietechnieken

Oppervlaktebehandeling: besproeien hoge temperatuur resistente coatings (zoals siliconenhars) kunnen de sterkte-retentie-snelheid verhogen tot meer dan 60% bij 300 ℃.

Composietmodificatie: het toevoegen van aluminiumoxide of siliciumcarbide -deeltjes om de verzachtingstemperatuur te verhogen tot boven 500 ℃.

Engineering -applicatie voorbeelden

Oceaanplatform: het aannemen van een combinatiestructuur van ingepakte GFRP -versterking en UHPC, de bindingssterkte wordt verbeterd door zandstralende behandeling en de reststerkte is ≥ 40% na 1200 ℃ brandbakkentest.

Tunnelondersteuning: Materialen van faseveranderingsmaterialen (PCM) insluiten in de brandbeveiligingslaag om warmte te absorberen en de temperatuurgeleiding te vertragen, waardoor de oppervlaktetemperatuur van de versterking met 50% -70% wordt verlaagd.

4 、 Onderzoek grenzen en standaardsuggesties

Prestatie -evaluatiemethode

Thermisch mechanisch koppelingsmodel: de combinatie van de warmtegeleidingsvergelijking en constitutieve relatie, voorspellen het stress-rekgedrag van versterkingsmaterialen bij hoge temperaturen.

Reststerktetest: test na het verwarmen van de brandcurve volgens de ISO 834 -standaard de resterende treksterkte van het versterkingsmateriaal.

Standaardverbeteringsrichting

Aanvullende prestatie-indicatoren op hoge temperaturen: voeg resterende sterkte-eisen toe van 300 ℃ en 60 minuten aan de 'glasvezelversterkte staven voor civiele techniek ' (JG/T 406).

Speciale sectie over brandbeveiligingsontwerp: ontwikkel gespecialiseerde brandbeveiligingsontwerprichtlijnen voor glasvezelversterkte structuren, waardoor de overeenkomst tussen de dikte van de beschermende laag en de brandweerstandslimiet wordt verduidelijkt.

Door materiaalaanpassing, structurele optimalisatie en standaardverbetering kan de toepasbaarheid van glasvezelwapening in omgevingen bij hoge temperatuur aanzienlijk worden verbeterd, waardoor veiliger oplossingen worden geboden voor gebieden zoals chemische engineering, transport en mariene engineering.