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

Mekaniske ytelsesendringer og brannbeskyttelsesdesignkrav til glassfiberarmering under høytemperaturmiljø

1、 Endringer i mekaniske egenskaper til glassfiberarmering under høytemperaturmiljø

De mekaniske ytelsesendringene til glassfiberarmering under høytemperaturmiljø viser åpenbare scenekarakteristikker, spesifikt manifestert som:

Lavt temperaturområde (100-200 ℃)

Ytelsesendringer: Styrken og elastisitetsmodulen reduseres sakte med ca. 10% -15%.

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

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

Middels temperaturområde (200-300 ℃)

Ytelsesendringer: Ytelsen reduseres betydelig, med en reduksjon på 30 % -50 % i strekkfasthet og en mer signifikant reduksjon i elastisitetsmodul.

Mekanisme: Kjemiske bindinger (som Si-O-bindinger) begynner å bryte, fiberens molekylære struktur depolymeriserer, og grenseflatebindingsstyrken svekkes.

Datastøtte: Ved 300 ℃ kan strekkstyrken reduseres til under 50 % av normal temperaturverdi, mens forlengelsen øker, men bæreevnen reduseres.

Høy temperaturområde (>300 ℃)

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

Mekanisme: Harpiksmatrisen gjennomgår termisk dekomponering, fiberstrukturen desintegrerer, og materialet gjennomgår karboniserings- eller forbrenningsreaksjoner.

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

Komparative fordeler med stålstenger

Høy temperaturbestandighet: Glassfiberarmering brenner ikke med åpen flamme under 300 ℃, mens stålarmering kan oppleve et plutselig fall i styrke over 600 ℃ på grunn av avskalling av oksidlaget.

Flammehemming: Den ultimate oksygenindeksen (LOI) for glassfiberarmering er omtrent 26 % -35 %, som er bedre enn vanlige polymermaterialer.

2、 Brannbeskyttelsesdesignkrav for glassfiberforsterkning i høytemperaturmiljøer

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

Overholdelse av bygningsbrannforebyggende forskrifter

Brannseksjon: I henhold til 'Code for Fire Protection Design of Buildings' (GB 50016), er brannseksjoner delt inn i én-etasjes fabrikkbygninger med et areal på ≤ 3000 kvadratmeter og fleretasjes bygninger med et areal på ≤ 2000 kvadratmeter.

Brannmotstandsgrad: Brannmotstandsgraden til den felles fabrikkbygningen skal ikke være lavere enn nivå to, og brannsikre skillevegger med en brannmotstandsgrense på ≥ 2,0 timer skal brukes i nøkkelområder (som smeltedelen).

Materiale og konstruksjonskrav

Brannisolasjon: Områder med høy temperatur (som ovnsverksteder) og andre områder bør bruke brannsikre skillevegger med en brannmotstandsgrense på ≥ 2,0 timer, og dører og vinduer bør bruke klasse B brannsikre dører og vinduer.

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

sikker evakueringsdesign

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

Evakueringsskilt: Installer fluorescerende evakueringsindikatorer for å sikre sikt på ≥ 10m etter strømbrudd.

Konfigurasjon av brannvernanlegg

Brannslokkeanlegg: Høytemperaturverkstedet er utstyrt med et automatisk sprinklerbrannslokkesystem eller gassslokkeanlegg, med et designet vannforbruk på ≥ 10L/s · ㎡.

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

3、 Casestudie om høytemperaturytelsesoptimalisering og brannbeskyttelsesdesign

Teknikker for ytelsesoptimalisering

Overflatebehandling: Sprøyting av høytemperaturbestandige belegg (som silikonharpiks) kan øke styrkeretensjonsgraden til over 60 % ved 300 ℃.

Komposittmodifikasjon: Tilsetning av aluminiumoksyd eller silisiumkarbidpartikler for å øke mykningstemperaturen til over 500 ℃.

Eksempler på tekniske applikasjoner

Havplattform: Ved å ta i bruk en kombinasjonsstruktur av innpakket GFRP-armering og UHPC, forbedres bindestyrken gjennom sandblåsingsbehandling, og reststyrken er ≥ 40 % etter 1200 ℃ brenntest.

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

4、 Forskningsgrenser og standardforslag

Metode for ytelsesevaluering

Termisk mekanisk koblingsmodell: Ved å kombinere varmeledningsligningen og konstitutivt forhold, forutsi spennings-tøyningsoppførselen til armeringsmaterialer ved høye temperaturer.

Reststyrketest: Etter oppvarming av brannkurven i henhold til ISO 834-standarden, test den gjenværende strekkstyrken til armeringsmaterialet.

Standard forbedringsretning

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

Spesiell del om brannbeskyttelsesdesign: Utvikle spesialiserte retningslinjer for brannbeskyttelsesdesign for glassfiberarmerte konstruksjoner, som tydeliggjør samsvaret mellom tykkelsen på det beskyttende laget og brannmotstandsgrensen.

Gjennom materialmodifisering, strukturell optimering og standardforbedring, kan anvendeligheten av glassfiberarmering i høytemperaturmiljøer forbedres betydelig, noe som gir sikrere løsninger for felt som kjemiteknikk, transport og marineteknikk.