Cum se schimbă proprietățile mecanice ale armăturii cu fibre de sticlă în condiții de temperatură ridicată? Care sunt cerințele speciale pentru proiectarea de protecție împotriva incendiilor?

Modificări ale performanței mecanice și cerințele de proiectare a protecției împotriva incendiilor ale armăturii cu fibră de sticlă în condiții de temperatură ridicată

1、 Modificări ale proprietăților mecanice ale armăturii cu fibră de sticlă în condiții de temperatură ridicată

Modificările de performanță mecanică ale armăturii cu fibră de sticlă în mediu de temperatură ridicată prezintă caracteristici evidente de etapă, manifestate în mod specific ca:

Interval de temperatură scăzută (100-200 ℃)

Modificări de performanță: rezistența și modulul de elasticitate scad încet cu aproximativ 10% -15%.

Mecanism: Temperatura ridicată intensifică mișcarea termică a moleculelor din fibră de sticlă, ducând la o slăbire a forțelor intermoleculare dintre fibre, dar legăturile chimice nu au fost încă distruse.

Suport de date: Experimentele au arătat că rata de retenție a rezistenței la tracțiune a armăturii cu fibră de sticlă este de aproximativ 85% -90% la 200 ℃.

Interval de temperatură mediu (200-300 ℃)

Modificări de performanță: Performanța scade semnificativ, cu o reducere cu 30% -50% a rezistenței la tracțiune și o scădere mai semnificativă a modulului elastic.

Mecanism: Legăturile chimice (cum ar fi legăturile Si-O) încep să se rupă, structura moleculară a fibrei se depolimerizează și puterea legăturii interfațale slăbește.

Suport de date: La 300 ℃, rezistența la tracțiune poate scădea sub 50% din valoarea normală a temperaturii, în timp ce alungirea crește, dar capacitatea portantă scade.

Interval de temperatură ridicat (>300 ℃)

Modificări de performanță: înmuiere, topire și chiar ardere, pierzând complet proprietățile mecanice.

Mecanism: Matricea de rășină suferă descompunere termică, structura fibrei se dezintegrează, iar materialul suferă reacții de carbonizare sau ardere.

Suport de date: atunci când temperatura depășește 400 ℃, armătura cu fibră de sticlă își poate pierde integritatea din cauza descompunerii rășinii.

Avantaje comparative cu barele de oțel

Rezistență la temperatură ridicată: armătura din fibră de sticlă nu arde cu o flacără deschisă sub 300 ℃, în timp ce armătura din oțel poate experimenta o scădere bruscă a rezistenței peste 600 ℃ din cauza exfolierii stratului de oxid.

Ignifugare: indicele maxim de oxigen (LOI) al armăturii cu fibră de sticlă este de aproximativ 26% -35%, ceea ce este mai bun decât materialele polimerice obișnuite.

2、 Cerințe de proiectare pentru protecția împotriva incendiilor pentru armarea cu fibră de sticlă în medii cu temperatură ridicată

Pentru a asigura siguranța armăturii cu fibră de sticlă în medii cu temperatură ridicată, proiectarea protecției împotriva incendiilor ar trebui să respecte următoarele principii de bază:

Respectarea reglementărilor de prevenire a incendiilor în clădiri

Compartiment de incendiu: În conformitate cu „Codul pentru proiectarea clădirilor de protecție împotriva incendiilor” (GB 50016), compartimentele de incendiu sunt împărțite în clădiri de fabrică cu un singur etaj, cu o suprafață ≤ 3000 de metri pătrați și clădiri cu mai multe etaje, cu o suprafață ≤ 2000 de metri pătrați.

Clasament de rezistență la foc: calificativul de rezistență la foc al clădirii fabricii de îmbinare nu trebuie să fie mai mic de nivelul doi, iar în zonele cheie (cum ar fi secțiunea de topire) se vor utiliza partiții rezistente la foc cu o limită de rezistență la foc de ≥ 2,0 ore.

Cerințe de material și construcție

Izolarea la foc: Zonele cu temperaturi ridicate (cum ar fi atelierele de cuptoare) și alte zone ar trebui să utilizeze pereți despărțitori rezistenti la foc cu o limită de rezistență la foc de ≥ 2,0 ore, iar ușile și ferestrele trebuie să utilizeze uși și ferestre rezistente la foc de Clasa B.

Protecție structurală: Pentru armăturile cu fibră de sticlă expuse la temperaturi ridicate, se poate folosi placă de silicat de calciu (rezistentă la foc timp de 4 ore) sau pătură din fibră ceramică pentru împachetare și protecție.

proiect de evacuare sigur

Setarea ieșirii: Fiecare etaj trebuie să aibă cel puțin 2 ieșiri de siguranță, iar distanța de evacuare trebuie să fie ≤ 60 m (pentru etaje individuale) sau ≤ 40 m (pentru etaje multiple).

Semne de evacuare: Instalați indicatoare fluorescente de evacuare pentru a asigura o vizibilitate de ≥ 10 m după pană de curent.

Configurarea instalației de protecție împotriva incendiilor

Sistem de stingere a incendiilor: Atelierul de înaltă temperatură este echipat cu un sistem automat de stingere a incendiilor cu sprinklere sau cu un sistem de stingere a incendiilor cu gaz, cu un consum de apă proiectat de ≥ 10L/s · ㎡.

Dispozitiv de alarmă: Instalați un detector de temperatură liniar cu o temperatură de alarmă setată la 58 ℃ (temperatura de funcționare de 72 ℃).

3、 Studiu de caz privind optimizarea performanței la temperaturi ridicate și proiectarea protecției împotriva incendiilor

Tehnici de optimizare a performanței

Tratamentul suprafeței: pulverizarea acoperirilor rezistente la temperaturi înalte (cum ar fi rășina siliconică) poate crește rata de reținere a rezistenței la peste 60% la 300 ℃.

Modificare compozită: Adăugarea de particule de alumină sau carbură de siliciu pentru a crește temperatura de înmuiere la peste 500 ℃.

Exemple de aplicații de inginerie

Platformă oceanică: Adoptând o structură combinată de armătură GFRP înfășurată și UHPC, rezistența de lipire este îmbunătățită prin tratament de sablare, iar rezistența reziduală este ≥ 40% după testul de coacere la foc de 1200 ℃.

Suport tunel: Încorporarea materialelor cu schimbare de fază (PCM) în stratul de protecție împotriva incendiilor pentru a absorbi căldura și a întârzia conducerea temperaturii, reducând temperatura de suprafață a armăturii cu 50% -70%.

4、 Frontiere de cercetare și sugestii standard

Metoda de evaluare a performanței

Model de cuplare termică mecanică: Combinând ecuația de conducere a căldurii și relația constitutivă, preziceți comportamentul efort-deformare al materialelor de armare la temperaturi ridicate.

Test de rezistență reziduală: După încălzirea curbei de foc conform standardului ISO 834, testați rezistența reziduală la tracțiune a materialului de armătură.

Direcția standard de îmbunătățire

Indicatori suplimentari de performanță la temperatură înaltă: adăugați cerințe de rezistență reziduală de 300 ℃ și 60 de minute la „Barele armate cu fibră de sticlă pentru inginerie civilă” (JG/T 406).

Secțiune specială privind proiectarea protecției împotriva incendiilor: Elaborați ghiduri specializate de proiectare a protecției împotriva incendiilor pentru structurile armate cu fibră de sticlă, clarificând corespondența dintre grosimea stratului de protecție și limita de rezistență la foc.

Prin modificarea materialelor, optimizarea structurală și îmbunătățirea standardului, aplicabilitatea armăturii cu fibră de sticlă în medii cu temperaturi ridicate poate fi îmbunătățită semnificativ, oferind soluții mai sigure pentru domenii precum inginerie chimică, transport și inginerie marină.