W jaki sposób zmieniają się właściwości mechaniczne wzmocnienia włókien szklanych w warunkach wysokiej temperatury? Jakie są specjalne wymagania dotyczące projektowania ochrony przeciwpożarowej?

Zmiany wydajności mechanicznej i wymagania dotyczące projektowania ochrony przeciwpożarowej wzmacniających włókno szklane w środowisku wysokiej temperatury

1 、 Zmiany właściwości mechanicznych wzmocnienia włókien szklanych w środowisku wysokiej temperatury

Zmiany wydajności mechanicznej wzmocnienia włókien szklanych w środowisku wysokiej temperatury wykazują oczywiste cechy etapowe, szczególnie przejawiane jako:

Zakres niskiej temperatury (100-200 ℃)

Zmiany wydajności: wytrzymałość i moduł sprężysty powoli zmniejszają się o około 10% -15%.

Mechanizm: Wysoka temperatura nasila ruch termiczny cząsteczek włókna szklanego, co prowadzi do osłabienia sił międzycząsteczkowych między włóknami, ale wiązania chemiczne nie zostały jeszcze zniszczone.

Obsługa danych: Eksperymenty wykazały, że szybkość zatrzymania wytrzymałości na rozciąganie wzmocnienia włókien szklanych wynosi około 85% -90% przy 200 ℃.

Średni zakres temperatur (200-300 ℃)

Zmiany wydajności: Wydajność znacznie maleje, ze zmniejszeniem wytrzymałości na rozciąganie o 30–50% i bardziej znaczącym spadkiem modułu sprężystego.

Mechanizm: wiązania chemiczne (takie jak wiązania Si-O) zaczynają pękać, struktura molekularna błonnika depolimeryzuje, a siła wiązania międzyfazowego osłabia.

Obsługa danych: przy 300 ℃ wytrzymałość na rozciąganie może zmniejszyć się do poniżej 50% normalnej wartości temperatury, podczas gdy wydłużenie wzrasta, ale pojemność łożyska zmniejsza się.

Zakres wysokiej temperatury (> 300 ℃)

Zmiany wydajności: zmiękczenie, topienie, a nawet spalanie, całkowicie tracąc właściwości mechaniczne.

Mechanizm: Matryca żywicy ulega rozkładowi termicznemu, struktura włókien rozpada się, a materiał ulega reakcjom karbonizacji lub spalania.

Obsługa danych: Gdy temperatura przekracza 400 ℃, wzmocnienie włókien szklanych może stracić integralność z powodu rozkładu żywicy.

Zalety porównawcze ze stalowymi prętami

Opór wysokiej temperatury: wzmocnienie włókien szklanych nie spala otwartym płomieniem poniżej 300 ℃, podczas gdy wzmocnienie stalowe może odczuwać nagły spadek siły powyżej 600 ℃ z powodu obierania warstwy tlenku.

Zatrzymanie płomienia: ostateczny wskaźnik tlenu (LOI) wzmocnienia włókien szklanych wynosi około 26–35%, co jest lepsze niż zwykłe materiały polimerowe.

2 、 Wymagania dotyczące projektowania ochrony przeciwpożarowej dla wzmocnienia włókna szklanego w środowiskach o wysokiej temperaturze

Aby zapewnić bezpieczeństwo wzmocnienia włókna szklanego w środowiskach o wysokiej temperaturze, projekt ochrony przeciwpożarowej powinien przestrzegać następujących podstawowych zasad:

Zgodność z przepisami dotyczącymi zapobiegania pożarom budowlanym

Komora przeciwpożarowa: Zgodnie z „kodem projektu ochrony przeciwpożarowej budynków ” (GB 50016), przedziały przeciwpożarowe są podzielone na budynki fabryczne jednopiętrowe o powierzchni ≤ 3000 metrów kwadratowych i budynkach wielostopni o powierzchni ≤ 2000 metrów kwadratowych.

Ocena odporności ogniowej: Ocena odporności ogniowej stawu budynku fabrycznego nie może być niższa niż poziom drugi, a przegrody odporne na ogień z granicą odporności ogniowej wynoszą ≥ 2,0 godziny w kluczowych obszarach (takich jak sekcja topnienia).

Wymagania dotyczące materiałów i konstrukcji

Izolacja ognia: obszary o wysokiej temperaturze (takie jak warsztaty pieca) i inne obszary powinny wykorzystywać partycje odporne na ogień z limitem odporności na ogień ≥ 2,0 godziny, a drzwi i okna powinny używać odpornych na ogień drzwi i okien.

Ochrona strukturalna: W przypadku wzmocnienia włókien szklanych narażonych na wysokie temperatury, płytę krzemianową wapnia (odporna na ogień przez 4 godziny) lub koc ceramiczny można zastosować do owijania i ochrony.

Bezpieczny ewakuacyjny projekt

Ustawienie wyjścia: każde piętro powinno mieć co najmniej 2 wyjścia bezpieczeństwa, a odległość ewakuacji powinna wynosić ≤ 60 m (dla pojedynczych pięter) lub ≤ 40 m (dla wielu pięter).

Znaki ewakuacji: Zainstaluj wskaźniki ewakuacji fluorescencyjnej, aby zapewnić widoczność ≥ 10 m po przerwie zasilania.

Konfiguracja obiektu ochrony przeciwpożarowej

System gaśnictwa: warsztat wysokiej temperatury jest wyposażony w automatyczny układ gaśniczą zraszacza lub układ gaśniczy, z zaprojektowanym zużyciem wody ≥ 10 l/s · ㎡.

Urządzenie alarmowe: Zainstaluj liniowy detektor temperatury z ustawioną temperaturą alarmową na 58 ℃ (temperatura robocza 72 ℃).

3 、 Studium przypadku dotyczące optymalizacji wydajności w wysokiej temperaturze i projektu ochrony przeciwpożarowej

Techniki optymalizacji wydajności

Obróbka powierzchniowa: Spryskiwanie powłok odpornych na wysoką temperaturę (takie jak żywica silikonowa) może zwiększyć szybkość retencji siły do ​​ponad 60% przy 300 ℃.

Modyfikacja kompozytowa: dodanie cząstek glinu lub krzemowego węglika w celu zwiększenia temperatury zmiękczania do powyżej 500 ℃.

Przykłady aplikacji inżynierskich

Platforma oceaniczna: Przyjmując strukturę połączoną owiniętego wzmocnienia GFRP i UHPC, siła wiązania jest poprawiana poprzez obróbkę piaskową, a wytrzymałość resztkowa wynosi ≥ 40% po 1200 ℃ Test pieczenia pożaru.

Obsługa tunelu: Materiały zmiany fazy osadzenia (PCM) w warstwie ochrony przeciwpożarowej w celu pochłaniania przewodzenia temperatury ciepła i opóźnienia, zmniejszając temperaturę powierzchni zbrojenia o 50% -70%.

4 、 granice badawcze i standardowe sugestie

Metoda oceny wydajności

Model sprzężenia mechanicznego termicznego: Łączenie równania przewodzenia ciepła i konstytutywnego związku przewidywaj zachowanie naprężenia-odkształcenia materiałów wzmacniających w wysokich temperaturach.

Test wytrzymałości resztkowej: Po podgrzaniu krzywej pożarowej zgodnie ze standardem ISO 834 przetestuj resztkową wytrzymałość na rozciąganie materiału wzmacniającego.

Standardowy kierunek poprawy

Dodatkowe wskaźniki wydajności w wysokiej temperaturze: Dodaj wymagania dotyczące siły resztkowej 300 ℃ i 60 minut do szklanych prętów wzmocnionych włóknem 'dla inżynierii lądowej ' (JG/T 406).

Specjalna sekcja dotycząca projektu ochrony przeciwpożarowej: Opracuj wyspecjalizowane wytyczne dotyczące projektowania ochrony przeciwpożarowej dla struktur wzmocnionych włóknem szklanym, wyjaśniając korespondencję między grubością warstwy ochronnej a granicą odporności na ogień.

Dzięki modyfikacji materiału, optymalizacji strukturalnej i standardowej poprawy zastosowanie wzmocnienia włókien szklanych w środowiskach o wysokiej temperaturze może zostać znacznie ulepszone, zapewniając bezpieczniejsze roztwory dla pól, takich jak inżynieria chemiczna, transport i inżynieria morska.