Hur förändras de mekaniska egenskaperna hos glasfiberförstärkning under höga temperaturförhållanden? Vilka är de speciella kraven för brandskyddsdesign?

Mekaniska prestandaförändringar och krav på brandskydd av glasfiberförstärkning under hög temperaturmiljö

1 、 Förändringar i mekaniska egenskaper hos glasfiberförstärkning under hög temperaturmiljö

De mekaniska prestandaförändringarna av glasfiberförstärkning under hög temperaturmiljö visar uppenbara scenegenskaper, specifikt manifesteras som:

Lågtemperaturområde (100-200 ℃)

Prestandaförändringar: Styrkan och den elastiska modulen minskar långsamt med cirka 10% -15%.

Mekanism: Hög temperatur intensifierar den termiska rörelsen hos glasfibermolekyler, vilket leder till en försvagning av de intermolekylära krafterna mellan fibrer, men de kemiska bindningarna har ännu inte förstörts.

Datastöd: Experiment har visat att retentionshastigheten för draghållfasthet hos glasfiberförstärkning är cirka 85% -90% vid 200 ℃.

Medium temperaturområde (200-300 ℃)

Prestandaförändringar: Prestandan minskar avsevärt, med en minskning med 30% -50% i draghållfasthet och en mer signifikant minskning av elastisk modul.

Mekanism: Kemiska bindningar (såsom SI-O-bindningar) börjar bryta, fibermolekylstrukturen depolymeriserar och den gränsytliga bindningsstyrkan försvagas.

Datastöd: Vid 300 ℃ kan draghållfastheten minska till under 50% av det normala temperaturvärdet, medan förlängningen ökar men bärkapaciteten minskar.

Högtemperaturintervall (> 300 ℃)

Prestandaförändringar: Mjukgöring, smältning och till och med förbränning, helt och hållet förlorar mekaniska egenskaper.

Mekanism: Hartsmatrisen genomgår termisk sönderdelning, fiberstrukturen sönderdelas och materialet genomgår karbonisering eller förbränningsreaktioner.

Datastöd: När temperaturen överstiger 400 ℃ kan glasfiberförstärkningen förlora sin integritet på grund av hartsnedbrytning.

Jämförande fördelar med stålstänger

Hög temperaturmotstånd: Glasfiberförstärkning bränner inte med en öppen låga under 300 ℃, medan stålförstärkning kan uppleva en plötslig minskning av styrka över 600 ℃ på grund av skalningen av oxidskiktet.

Flamfördröjning: Det ultimata syreindexet (LOI) för glasfiberförstärkning är cirka 26% -35%, vilket är bättre än vanliga polymermaterial.

2 、 Krav för brandskydd design för glasfiberförstärkning i miljöer med hög temperatur

För att säkerställa säkerheten för glasfiberförstärkning i miljöer med hög temperatur bör brandskyddsdesign följa följande kärnprinciper:

Efterlevnad av att bygga brandförebyggande förordningar

Brandfack: Enligt 'koden för brandskyddsdesign för byggnader ' (GB 50016) är brandfacken uppdelade i enstaka fabriksbyggnader med en yta på ≤ 3000 kvadratmeter och multihistoria med ett område på ≤ 2000 kvadratmeter.

Brandmotståndsgradering: Brandmotståndets betyg för den gemensamma fabriksbyggnaden ska inte vara lägre än nivå två, och brandresistenta partitioner med en brandmotståndsgräns på ≥ 2,0 timmar ska användas i nyckelområden (t.ex. smältavsnittet).

Material- och konstruktionskrav

Brandisolering: Högtemperaturområden (som ugnsverkstäder) och andra områden bör använda brandbeständiga partitioner med en brandmotståndsgräns på ≥ 2,0 timmar, och dörrar och fönster bör använda brandresistenta dörrar och fönster av klass B.

Strukturskydd: För glasfiberförstärkning som utsätts för höga temperaturer kan kalciumsilikatskiva (brandbeständigt i 4 timmar) eller keramisk fiberfilt användas för inpackning och skydd.

säker evakuerande design

Utgångsinställning: Varje våning bör ha minst två säkerhetsutgångar, och evakueringsavståndet bör vara ≤ 60 m (för enstaka våningar) eller ≤ 40 m (för flera våningar).

Evakueringstecken: Installera fluorescerande evakueringsindikatorer för att säkerställa synlighet på ≥ 10 m efter strömavbrott.

Brandskyddsanläggningskonfiguration

Brandsläckningssystem: Högtemperaturverkstaden är utrustad med ett automatiskt sprinklerbrandsläckningssystem eller gasbrandsläckningssystem, med en utformad vattenförbrukning på ≥ 10l/s · ㎡.

Larmanordning: Installera en linjär temperaturdetektor med en larmtemperatur inställd på 58 ℃ (driftstemperatur på 72 ℃).

3 、 Fallstudie om optimering av hög temperatur och brandskyddsdesign

Prestationsoptimeringstekniker

Ytbehandling: Sprutning av hög temperaturresistenta beläggningar (såsom silikonharts) kan öka styrka retentionshastigheten till över 60% vid 300 ℃.

Kompositmodifiering: Tillsätt aluminiumoxid eller kiselkarbidpartiklar för att öka mjukningstemperaturen till över 500 ℃.

Exempel på teknikapplikation

Havplattform: Anta en kombinationsstruktur av inslagen GFRP -förstärkning och UHPC, bindningsstyrkan förbättras genom sandblästringsbehandling och reststyrkan är ≥ 40% efter 1200 ℃ brandbakningstest.

Tunnelstöd: Inbäddningsfasändringsmaterial (PCM) i brandskyddsskiktet för att absorbera värme och fördröjningstemperaturledning, vilket minskar förstärkningens yttemperatur med 50% -70%.

4 、 Forskningsgränser och standardförslag

Prestationsutvärderingsmetod

Termisk mekanisk kopplingsmodell: Genom att kombinera värmeledningsekvationen och det konstitutiva förhållandet förutsäger spänningstambeteendet hos förstärkningsmaterial vid höga temperaturer.

Reststyrkestest: Efter uppvärmning av brandkurvan enligt ISO 834 -standarden, testa förstärkningsmaterialets återstående draghållfasthet.

Standardförbättringsriktning

Ytterligare indikatorer för hög temperatur: Lägg till krav på återstående styrka på 300 ℃ och 60 minuter till 'glasfiberförstärkta staplar för civilingenjör ' (JG/T 406).

Specialavsnitt om brandskyddsdesign: Utveckla specialiserade riktlinjer för brandskyddsdesign för glasfiberförstärkta strukturer, vilket klargör korrespondensen mellan tjockleken på skyddsskiktet och brandmotståndsgränsen.

Genom materialmodifiering, strukturell optimering och standardförbättring kan användbarheten av glasfiberförstärkning i högtemperaturmiljöer förbättras avsevärt, vilket ger säkrare lösningar för fält som kemiteknik, transport och marinteknik.