Kako se spremenijo mehanske lastnosti ojačitve iz steklenih vlaken v pogojih visoke temperature? Kakšne so posebne zahteve za načrtovanje požarne zaščite?

Spremembe mehanske zmogljivosti in zahteve za načrtovanje požarne zaščite armature iz steklenih vlaken v okolju z visoko temperaturo

1、 Spremembe mehanskih lastnosti ojačitve iz steklenih vlaken v okolju visoke temperature

Spremembe mehanske učinkovitosti ojačitve iz steklenih vlaken v okolju visoke temperature kažejo očitne značilnosti stopnje, ki se posebej kažejo kot:

Nizko temperaturno območje (100-200 ℃)

Spremembe zmogljivosti: trdnost in modul elastičnosti se počasi zmanjšata za približno 10% -15%.

Mehanizem: visoka temperatura okrepi toplotno gibanje molekul steklenih vlaken, kar povzroči oslabitev medmolekulskih sil med vlakni, vendar kemične vezi še niso uničene.

Podatkovna podpora: Eksperimenti so pokazali, da je stopnja zadrževanja natezne trdnosti ojačitve iz steklenih vlaken približno 85 % -90 % pri 200 ℃.

Srednje temperaturno območje (200-300 ℃)

Spremembe zmogljivosti: zmogljivost se občutno zmanjša, z zmanjšanjem natezne trdnosti za 30-50 % in občutnejšim zmanjšanjem modula elastičnosti.

Mehanizem: kemične vezi (kot so vezi Si-O) se začnejo lomiti, molekularna struktura vlaken se depolimerizira in medfazna vezna moč oslabi.

Podpora podatkov: Pri 300 ℃ se lahko natezna trdnost zmanjša pod 50 % normalne temperaturne vrednosti, medtem ko se raztezek poveča, vendar se zmanjša nosilnost.

Visoko temperaturno območje (>300 ℃)

Spremembe delovanja: mehčanje, taljenje in celo zgorevanje, popolna izguba mehanskih lastnosti.

Mehanizem: Smolna matrica je podvržena toplotni razgradnji, struktura vlaken razpade, material pa je podvržen reakcijam karbonizacije ali zgorevanja.

Podatkovna podpora: Ko temperatura preseže 400 ℃, lahko ojačitev iz steklenih vlaken izgubi svojo celovitost zaradi razgradnje smole.

Primerjalne prednosti z jeklenimi palicami

Odpornost na visoke temperature: armatura iz steklenih vlaken ne gori z odprtim ognjem pod 300 ℃, medtem ko lahko jeklena ojačitev doživi nenaden padec trdnosti nad 600 ℃ zaradi luščenja oksidne plasti.

Odpornost na gorenje: končni indeks kisika (LOI) ojačitve iz steklenih vlaken je približno 26% -35%, kar je boljše od običajnih polimernih materialov.

2、 Zahteve za protipožarno zaščito za ojačitev iz steklenih vlaken v visokotemperaturnih okoljih

Da bi zagotovili varnost ojačitve iz steklenih vlaken v okoljih z visoko temperaturo, mora načrt protipožarne zaščite upoštevati naslednja osnovna načela:

Skladnost z gradbenimi predpisi o požarni varnosti

Požarni odsek: v skladu z 'Kodeksom za protipožarno načrtovanje stavb' (GB 50016) so požarni oddelki razdeljeni na enonadstropne tovarniške zgradbe s površino ≤ 3000 kvadratnih metrov in večnadstropne zgradbe s površino ≤ 2000 kvadratnih metrov.

Stopnja požarne odpornosti: Stopnja požarne odpornosti stavbe skupne tovarne ne sme biti nižja od druge stopnje, na ključnih območjih (kot je talilni del) pa se uporabljajo ognjeodporne predelne stene z mejo požarne odpornosti ≥ 2,0 ure.

Zahteve glede materiala in konstrukcije

Požarna izolacija: Območja z visoko temperaturo (kot so delavnice za peči) in druga območja morajo uporabljati ognjeodporne predelne stene z mejo požarne odpornosti ≥ 2,0 ure, vrata in okna pa morajo uporabljati ognjeodporna vrata in okna razreda B.

Strukturna zaščita: Za ojačitev iz steklenih vlaken, ki je izpostavljena visokim temperaturam, se lahko za ovoj in zaščito uporabi plošča iz kalcijevega silikata (odporna na ogenj 4 ure) ali odeja iz keramičnih vlaken.

varna evakuacijska zasnova

Nastavitev izhoda: Vsako nadstropje mora imeti vsaj 2 varnostna izhoda, evakuacijska razdalja pa mora biti ≤ 60 m (za eno nadstropje) ali ≤ 40 m (za več nadstropij).

Znaki za evakuacijo: namestite fluorescentne indikatorje za evakuacijo, da zagotovite vidljivost ≥ 10 m po izpadu električne energije.

Konfiguracija požarne zaščite

Sistem za gašenje požara: Visokotemperaturna delavnica je opremljena z avtomatskim sistemom za gašenje požara s sprinklerji ali sistemom za gašenje požara s plinom, s projektirano porabo vode ≥ 10 L/s · ㎡.

Alarmna naprava: Namestite linearni temperaturni detektor s temperaturo alarma, nastavljeno na 58 ℃ (delovna temperatura 72 ℃).

3、 Študija primera o optimizaciji delovanja pri visokih temperaturah in načrtovanju požarne zaščite

Tehnike optimizacije delovanja

Površinska obdelava: pršenje premazov, odpornih na visoke temperature (kot je silikonska smola), lahko poveča stopnjo zadrževanja trdnosti na več kot 60 % pri 300 ℃.

Modifikacija kompozita: dodajanje delcev aluminijevega oksida ali silicijevega karbida za povečanje temperature mehčanja nad 500 ℃.

Primeri inženirskih aplikacij

Oceanska platforma: Sprejetje kombinirane strukture ovite GFRP ojačitve in UHPC, je trdnost lepljenja izboljšana s peskanjem, preostala trdnost pa je ≥ 40 % po 1200 ℃ preskusu pečenja v ognju.

Podpora tunela: vdelava materialov za spremembo faze (PCM) v protipožarno plast za absorbiranje toplote in zakasnitev prevajanja temperature, kar zmanjša površinsko temperaturo ojačitve za 50% -70%.

4、 Raziskovalne meje in standardni predlogi

Metoda ocenjevanja uspešnosti

Model toplotne mehanske sklopke: Kombinacija enačbe toplotne prevodnosti in konstitutivnega razmerja napoveduje obnašanje napetosti in deformacije ojačitvenih materialov pri visokih temperaturah.

Preskus preostale trdnosti: Po segrevanju požarne krivulje v skladu s standardom ISO 834 preizkusite preostalo natezno trdnost ojačitvenega materiala.

Standardna smer izboljšanja

Dodatni visokotemperaturni kazalniki učinkovitosti: dodajte zahteve za preostalo trdnost 300 ℃ in 60 minut 'palicam, ojačanim s steklenimi vlakni za gradbeništvo' (JG/T 406).

Poseben oddelek o načrtovanju požarne zaščite: Razvijte specializirane smernice za projektiranje požarne zaščite za konstrukcije, ojačane s steklenimi vlakni, pri čemer pojasnite ujemanje med debelino zaščitne plasti in mejo požarne odpornosti.

S spremembo materiala, strukturno optimizacijo in standardno izboljšavo je mogoče znatno izboljšati uporabnost ojačitve steklenih vlaken v visokotemperaturnih okoljih, kar zagotavlja varnejše rešitve za področja, kot so kemijsko inženirstvo, transport in pomorsko inženirstvo.