Cum se schimbă proprietățile mecanice ale armatei fibrelor de sticlă în condiții de temperatură ridicată? Care sunt cerințele speciale pentru proiectarea protecției împotriva incendiilor?

Modificări mecanice de performanță și cerințe de proiectare a protecției împotriva incendiilor de armare a fibrelor de sticlă în mediul de temperatură ridicată

1 、 Modificări ale proprietăților mecanice ale armăturii de fibre de sticlă în mediul de temperatură ridicată

Modificările mecanice ale performanței de armare a fibrelor de sticlă într -un mediu de temperatură ridicată prezintă caracteristici evidente ale etapei, manifestate în mod specific ca:

Interval de temperatură scăzută (100-200 ℃)

Modificări de performanță: puterea și modulul elastic scad lent cu aproximativ 10% -15%.

Mecanism: Temperatura ridicată intensifică mișcarea termică a moleculelor de fibre de sticlă, ceea ce duce la slăbirea forțelor intermoleculare între fibre, dar legăturile chimice nu au fost încă distruse.

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

Interval de temperatură medie (200-300 ℃)

Modificări de performanță: performanța scade semnificativ, cu o reducere de 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 de fibre depolimerizează și rezistența la legături interfațiale slăbește.

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

Interval de temperatură ridicat (> 300 ℃)

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

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

Suport pentru date: Când temperatura depășește 400 ℃, armarea fibrelor de sticlă își poate pierde integritatea din cauza descompunerii rășinii.

Avantaje comparative cu bare de oțel

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

Retardarea flăcării: Indicele final de oxigen (LOI) al armăturii de fibre de sticlă este de aproximativ 26% -35%, ceea ce este mai bun decât materialele polimerice obișnuite.

2 、 Cerințe de proiectare a protecției împotriva incendiilor pentru armarea din fibră de sticlă în medii la temperaturi ridicate

Pentru a asigura siguranța armăturii din fibră de sticlă în medii la temperaturi ridicate, proiectarea protecției împotriva incendiilor ar trebui să urmeze următoarele principii de bază:

Respectarea reglementărilor de prevenire a incendiilor

Compartiment de incendiu: Conform 'Codul pentru proiectarea protecției împotriva incendiilor a clădirilor ' (GB 50016), compartimentele de incendiu sunt împărțite în clădiri din fabrică cu o singură poveste, cu o suprafață de ≤ 3000 de metri pătrați și clădiri cu mai multe povești cu o suprafață de ≤ 2000 metri pătrați.

Evaluarea rezistenței la foc: Evaluarea de rezistență la foc a clădirii fabricii articulare nu trebuie să fie mai mică decât nivelul doi, iar partițiile rezistente la foc cu o limită de rezistență la foc de ≥ 2,0 ore trebuie utilizate în zonele cheie (cum ar fi secțiunea de topire).

Cerințe de materiale și construcții

Izolarea focului: Zonele de temperatură ridicată (cum ar fi atelierele de cuptor) și alte zone ar trebui să utilizeze partiții rezistente la foc cu o limită de rezistență la foc de ≥ 2,0 ore, iar ușile și ferestrele ar trebui să utilizeze uși și ferestre rezistente la incendiu din clasa B.

Protecția structurală: pentru armarea fibrelor de sticlă expuse la temperaturi ridicate, placa de silicat de calciu (rezistentă la foc timp de 4 ore) sau o pătură din fibră ceramică poate fi utilizată pentru ambalare și protecție.

Design de evacuare în siguranță

Setare de ieșire: Fiecare etaj ar trebui să aibă cel puțin 2 ieșiri de siguranță, iar distanța de evacuare ar trebui să fie ≤ 60m (pentru etajele unice) sau ≤ 40m (pentru mai multe etaje).

Semne de evacuare: Instalați indicatori de evacuare fluorescentă pentru a asigura vizibilitatea ≥ 10m după întreruperea puterii.

Configurația instalației de protecție împotriva incendiilor

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

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

3 、 Studiu de caz privind optimizarea performanței la temperatură ridicată și proiectarea protecției împotriva incendiilor

Tehnici de optimizare a performanței

Tratamentul la suprafață: Pulverizarea acoperirilor rezistente la temperaturi ridicate (cum ar fi rășina siliconică) poate crește rata de retenție a rezistenței la peste 60% la 300 ℃.

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

Exemple de aplicații de inginerie

Platforma oceanică: Adoptarea unei structuri combinate de întărire GFRP învelită și UHPC, rezistența la lipire este îmbunătățită prin tratamentul de sablare, iar rezistența reziduală este ≥ 40% după 1200 ℃ testul de coacere a incendiilor.

Suport tunel: Materiale de schimbare a fazelor de încorporare (PCM) în stratul de protecție împotriva incendiilor pentru a absorbi căldura și întârzierea conducerii 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 mecanică termică: combinarea ecuației de conducere a căldurii și relația constitutivă, prezice comportamentul de stres-tensiune al materialelor de armare la temperaturi ridicate.

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

Direcția standard de îmbunătățire

Indicatori suplimentari de performanță la temperaturi ridicate: Adăugați cerințe de rezistență reziduale de 300 ℃ și 60 minute la „barele armate cu fibră de sticlă pentru inginerie civilă ” (JG/T 406).

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

Prin modificarea materialelor, optimizarea structurală și îmbunătățirea standard, aplicabilitatea armăturii de fibre de sticlă în medii la temperaturi ridicate poate fi îmbunătățită semnificativ, oferind soluții mai sigure pentru câmpuri precum inginerie chimică, transport și inginerie marină.