Hvordan endres de mekaniske egenskapene til glassfiberarmering under høye temperaturforhold? Hva er de spesielle kravene til brannsikringsdesign?

Mekaniske ytelsesendringer og krav til brannsikringsdesign av glassfiberarmering under høyt temperaturmiljø

1 、 Endringer i mekaniske egenskaper for glassfiberarmering under høyt temperaturmiljø

De mekaniske ytelsesendringene av glassfiberarmering under miljø med høy temperatur viser åpenbare scenegenskaper, spesielt manifestert som:

Lav temperaturområde (100-200 ℃)

Ytelsesendringer: Styrken og elastisk modul avtar sakte med omtrent 10% -15%.

Mekanisme: Høy temperatur forsterker den termiske bevegelsen av glassfibermolekyler, noe som fører til en svekkelse av de intermolekylære kreftene mellom fibre, men de kjemiske bindingene er ennå ikke blitt ødelagt.

Datastøtte: Eksperimenter har vist at retensjonshastigheten for strekkfasthet av glassfiberarmering er omtrent 85% -90% ved 200 ℃.

Medium temperaturområde (200-300 ℃)

Ytelsesendringer: ytelsen reduseres betydelig, med en reduksjon på 30% -50% i strekkfasthet og en mer betydelig reduksjon i elastisk modul.

Mekanisme: Kjemiske bindinger (for eksempel SI-O-bindinger) begynner å bryte, fibermolekylstrukturen depolymeriserer, og grensesnittbindingsstyrken svekkes.

Datastøtte: Ved 300 ℃ kan strekkfastheten synke til under 50% av den normale temperaturverdien, mens forlengelsen øker, men lagerkapasiteten avtar.

Høyt temperaturområde (> 300 ℃)

Ytelsesendringer: mykgjøring, smelting og til og med forbrenning, fullstendig miste mekaniske egenskaper.

Mekanisme: Harpiksmatrisen gjennomgår termisk nedbrytning, fiberstrukturen går i oppløsning, og materialet gjennomgår karboniserings- eller forbrenningsreaksjoner.

Datastøtte: Når temperaturen overstiger 400 ℃, kan glassfiberarmeringen miste sin integritet på grunn av nedbrytning av harpiksen.

Sammenlignende fordeler med stålstenger

Høy temperaturmotstand: Glassfiberarmering brenner ikke med en åpen flamme under 300 ℃, mens stålarmering kan oppleve et plutselig fall i styrken over 600 ℃ på grunn av skrelling av oksydlaget.

Flame Retardancy: Den ultimate oksygenindeksen (LOI) av glassfiberarmering er omtrent 26% -35%, noe som er bedre enn vanlige polymermaterialer.

2 、 Krav til brannverndesign for glassfiberforsterkning i miljøer med høy temperatur

For å sikre sikkerheten til glassfiberforsterkning i miljøer med høy temperatur, bør brannsikringsdesign følge følgende kjerneprinsipper:

Overholdelse av å bygge brannforebyggende forskrifter

Brannrom: I henhold til 'koden for brannbeskyttelsesdesign av bygninger ' (GB 50016), er brannkompistene delt inn i fabrikkbygninger med en historie med et område på ≤ 3000 kvadratmeter og flerhistoriske bygninger med et område på ≤ 2000 kvadratmeter.

Brannmotstandsvurdering: Brannmotstandsvurderingen til Joint Factory Building skal ikke være lavere enn nivå to, og brannsikre partisjoner med en brannmotstandsgrense på ≥ 2,0 timer skal brukes i nøkkelområder (for eksempel smeltedelen).

Materiale og konstruksjonskrav

Brannisolasjon: Områder med høy temperatur (for eksempel ovnverksteder) og andre områder bør bruke brannbestandige partisjoner med en brannmotstandsgrense på ≥ 2,0 timer, og dører og vinduer skal bruke klasse B brannsikre dører og vinduer.

Strukturell beskyttelse: For glassfiberarmering utsatt for høye temperaturer, kan kalsiumsilikatkort (brannsikre i 4 timer) eller keramisk fiberteppe brukes til innpakning og beskyttelse.

Sikker evakuering av design

Avslutt innstilling: Hver etasje skal ha minst 2 sikkerhetsutganger, og evakueringsavstanden skal være ≤ 60m (for enkelt etasje) eller ≤ 40m (for flere etasjer).

Evakueringsskilt: Installer lysstoffrør -evakueringsindikatorer for å sikre synlighet på ≥ 10m etter strømbrudd.

Brannbeskyttelsesanleggskonfigurasjon

Brannslukningssystem: Høytemperaturverkstedet er utstyrt med et automatisk sprinklerbrannslukningssystem eller gassbrannslukkingssystem, med et designet vannforbruk på ≥ 10L/s · ㎡.

Alarmanordning: Installer en lineær temperaturdetektor med en alarmtemperatur satt til 58 ℃ (driftstemperatur på 72 ℃).

3 、 Casestudie om optimalisering og brannbeskyttelsesdesign med høy temperatur

Resultatoptimaliseringsteknikker

Overflatebehandling: Sprøyting av høye temperaturresistente belegg (for eksempel silikonharpiks) kan øke styrkestyringshastigheten til over 60% ved 300 ℃.

Komposittmodifisering: Tilsett aluminiumoksyd eller silisiumkarbidpartikler for å øke mykgjøringstemperaturen til over 500 ℃.

Eksempler på ingeniørapplikasjoner

Havplattform: Vedtak av en kombinasjonsstruktur av innpakket GFRP -forsterkning og UHPC, forbedres bindingsstyrken gjennom sandblåsende behandling, og reststyrken er ≥ 40% etter 1200 ℃ Brannbaketest.

Tunnelstøtte: Innebygging av faseendringsmaterialer (PCM) i brannbeskyttelseslaget for å absorbere varme og forsinke temperaturledning, noe som reduserer overflatetemperaturen på armeringen med 50% -70%.

4 、 Forskningsgrenser og standardforslag

Ytelsesevalueringsmetode

Termisk mekanisk koblingsmodell: Kombinasjon av varmeledningsligningen og konstitutivt forhold, forutsier stress-belastningsatferden til forsterkningsmaterialer ved høye temperaturer.

Reststyrkeprøve: Etter oppvarming av brannkurven i henhold til ISO 834 -standarden, tester den gjenværende strekkfastheten til armeringsmaterialet.

Standard forbedringsretning

Ytterligere ytelsesindikatorer for høye temperaturer: Legg til krav til reststyrke på 300 ℃ og 60 minutter til 'glassfiberforsterkede stenger for sivilingeniør ' (JG/T 406).

Spesiell seksjon om brannbeskyttelsesdesign: Utvikle spesialiserte retningslinjer for brannbeskyttelsesdesign for glassfiberforsterkede strukturer, og avklarer korrespondansen mellom tykkelsen på beskyttelseslaget og brannmotstandsgrensen.

Gjennom materialmodifisering, strukturell optimalisering og standardforbedring, kan anvendeligheten av glassfiberarmering i miljøer med høy temperatur forbedres betydelig, noe som gir tryggere løsninger for felt som kjemiteknikk, transport og marin ingeniørfag.