คุณสมบัติเชิงกลของการเสริมแรงของเส้นใยแก้วมีการเปลี่ยนแปลงภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงอย่างไร ข้อกำหนดพิเศษสำหรับการออกแบบการป้องกันอัคคีภัยคืออะไร?

การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพเชิงกลและข้อกำหนดการออกแบบการป้องกันอัคคีภัยของการเสริมแรงของเส้นใยแก้วภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง

1、 การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติเชิงกลของการเสริมแรงของเส้นใยแก้วภายใต้สภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง

การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพเชิงกลของการเสริมแรงของเส้นใยแก้วภายใต้สภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงแสดงลักษณะระยะที่ชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ปรากฏเป็น:

ช่วงอุณหภูมิต่ำ (100-200 ℃)

การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพ: ความแข็งแรงและโมดูลัสยืดหยุ่นลดลงช้าลงประมาณ 10% -15%

กลไก: อุณหภูมิสูงทำให้การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลของเส้นใยแก้วเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การลดลงของแรงระหว่างโมเลกุลระหว่างเส้นใย แต่พันธะเคมียังไม่ถูกทำลาย

การสนับสนุนข้อมูล: การทดลองแสดงให้เห็นว่าอัตราการเก็บรักษาความต้านทานแรงดึงของการเสริมแรงของเส้นใยแก้วอยู่ที่ประมาณ 85% -90% ที่ 200 ℃

ช่วงอุณหภูมิปานกลาง (200-300 ℃)

การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพ: ประสิทธิภาพลดลงอย่างมีนัยสำคัญโดยลดลง 30% -50% ในความต้านทานแรงดึงและลดลงอย่างมีนัยสำคัญในโมดูลัสยืดหยุ่น

กลไก: พันธะเคมี (เช่นพันธะ SI-O) เริ่มแตกโครงสร้างโมเลกุลของเส้นใยจะลดลงและความแข็งแรงของพันธะอินเตอร์เซียลจะอ่อนตัวลง

การสนับสนุนข้อมูล: ที่ 300 ℃ความต้านทานแรงดึงอาจลดลงต่ำกว่า 50% ของค่าอุณหภูมิปกติในขณะที่การยืดตัวเพิ่มขึ้น แต่ความสามารถในการรับแบริ่งลดลง

ช่วงอุณหภูมิสูง (> 300 ℃)

การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพ: การอ่อนนุ่มการหลอมละลายและแม้กระทั่งการเผาไหม้ทำให้สูญเสียคุณสมบัติเชิงกลอย่างสมบูรณ์

กลไก: เมทริกซ์เรซิ่นผ่านการสลายตัวทางความร้อนโครงสร้างเส้นใยสลายตัวและวัสดุผ่านการเกิดปฏิกิริยาคาร์บอเนตหรือปฏิกิริยาการเผาไหม้

การสนับสนุนข้อมูล: เมื่ออุณหภูมิเกิน 400 ℃การเสริมแรงของเส้นใยแก้วอาจสูญเสียความสมบูรณ์เนื่องจากการสลายตัวของเรซิ่น

ข้อได้เปรียบเชิงเปรียบเทียบกับแท่งเหล็ก

ความต้านทานอุณหภูมิสูง: การเสริมแรงของเส้นใยแก้วไม่ได้เผาไหม้ด้วยเปลวไฟเปิดต่ำกว่า 300 ℃ในขณะที่การเสริมแรงเหล็กอาจมีความแข็งแรงลดลงอย่างฉับพลันสูงกว่า 600 ℃เนื่องจากการลอกของชั้นออกไซด์

Flame Retardancy: Ultimate Oxygen Index (LOI) ของการเสริมแรงไฟเบอร์แก้วอยู่ที่ประมาณ 26% -35% ซึ่งดีกว่าวัสดุพอลิเมอร์ธรรมดา

2、 ข้อกำหนดการออกแบบการป้องกันอัคคีภัยสำหรับการเสริมแรงไฟเบอร์กลาสในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง

เพื่อให้แน่ใจว่าความปลอดภัยของการเสริมแรงไฟเบอร์กลาสในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงการออกแบบการป้องกันอัคคีภัยควรเป็นไปตามหลักการหลักดังต่อไปนี้:

การปฏิบัติตามข้อบังคับการป้องกันอัคคีภัยอาคาร

ช่องดับเพลิง: ตามรหัส 'สำหรับการออกแบบการป้องกันอัคคีภัยของอาคาร ' (GB 50016) ช่องดับเพลิงแบ่งออกเป็นอาคารโรงงานเรื่องราวเดียวที่มีพื้นที่≤ 3000 ตารางเมตรและอาคารหลายเรื่องที่มีพื้นที่≤ 2,000 ตารางเมตร

การจัดอันดับความต้านทานไฟ: การจัดอันดับความต้านทานไฟของอาคารโรงงานร่วมจะต้องไม่ต่ำกว่าระดับสองและพาร์ติชันที่ทนไฟที่มีขีด จำกัด การทนไฟที่≥ 2.0 ชั่วโมงจะต้องใช้ในพื้นที่สำคัญ (เช่นส่วนหลอมละลาย)

ข้อกำหนดด้านวัสดุและการก่อสร้าง

การแยกไฟ: พื้นที่อุณหภูมิสูง (เช่นการประชุมเชิงปฏิบัติการเตาเผา) และพื้นที่อื่น ๆ ควรใช้พาร์ติชันที่ทนไฟได้โดยมีขีด จำกัด การทนไฟ≥ 2.0 ชั่วโมงและประตูและหน้าต่างควรใช้ประตูและหน้าต่างทนไฟระดับ B

การป้องกันโครงสร้าง: สำหรับการเสริมแรงของเส้นใยแก้วที่สัมผัสกับอุณหภูมิสูงบอร์ดแคลเซียมซิลิเกต (ทนไฟเป็นเวลา 4 ชั่วโมง) หรือผ้าห่มเส้นใยเซรามิกสามารถใช้สำหรับการห่อและการป้องกัน

การออกแบบการอพยพอย่างปลอดภัย

การออกจากการตั้งค่า: แต่ละชั้นควรมีทางออกอย่างน้อย 2 ครั้งและระยะการอพยพควรเป็น≤ 60m (สำหรับชั้นเดียว) หรือ≤ 40m (สำหรับหลายชั้น)

สัญญาณการอพยพ: ติดตั้งตัวชี้วัดการอพยพฟลูออเรสเซนต์เพื่อให้แน่ใจว่าทัศนวิสัยของ≥ 10m หลังจากไฟฟ้าดับ

การกำหนดค่าสิ่งอำนวยความสะดวกการป้องกันอัคคีภัย

ระบบดับเพลิง: เวิร์กช็อปอุณหภูมิสูงมีระบบดับเพลิงสปริงเกอร์อัตโนมัติหรือระบบดับเพลิงก๊าซพร้อมการใช้น้ำที่ออกแบบมาที่≥ 10L/s ·㎡

อุปกรณ์เตือนภัย: ติดตั้งเครื่องตรวจจับอุณหภูมิเชิงเส้นด้วยชุดอุณหภูมิการเตือนที่ 58 ℃ (อุณหภูมิการทำงาน 72 ℃)

3、 กรณีศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพอุณหภูมิสูงและการออกแบบการป้องกันอัคคีภัย

เทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพ

การรักษาพื้นผิว: การพ่นสารเคลือบที่ทนต่ออุณหภูมิสูง (เช่นซิลิโคนเรซิน) สามารถเพิ่มอัตราการเก็บรักษาความแข็งแรงได้มากกว่า 60% ที่ 300 ℃

การดัดแปลงคอมโพสิต: การเพิ่มอนุภาคอลูมินาหรือซิลิกอนคาร์ไบด์เพื่อเพิ่มอุณหภูมิที่อ่อนตัวลงสูงกว่า 500 ℃

ตัวอย่างแอปพลิเคชันวิศวกรรม

แพลตฟอร์มมหาสมุทร: การใช้โครงสร้างการรวมกันของการเสริมแรง GFRP ที่ห่อหุ้มและ UHPC ความแข็งแรงของพันธะจะได้รับการปรับปรุงผ่านการรักษาด้วยการพ่นทรายและความแข็งแรงที่เหลืออยู่คือ≥ 40% หลังจากการทดสอบการอบไฟ 1200 ℃

การรองรับอุโมงค์: การฝังเฟสการเปลี่ยนวัสดุ (PCM) ในชั้นป้องกันอัคคีภัยเพื่อดูดซับความร้อนและการชะลอการนำอุณหภูมิลดลงอุณหภูมิพื้นผิวของการเสริมแรง 50% -70%

4、 การวิจัยชายแดนและคำแนะนำมาตรฐาน

วิธีการประเมินประสิทธิภาพ

แบบจำลองการมีเพศสัมพันธ์เชิงกลความร้อน: การรวมสมการการนำความร้อนและความสัมพันธ์ที่เป็นส่วนประกอบทำนายพฤติกรรมความเครียดความเครียดของวัสดุเสริมแรงที่อุณหภูมิสูง

การทดสอบความแข็งแรงที่เหลือ: หลังจากให้ความร้อนเส้นโค้งไฟตามมาตรฐาน ISO 834 ให้ทดสอบความต้านทานแรงดึงที่เหลือของวัสดุเสริมแรง

ทิศทางการปรับปรุงมาตรฐาน

ตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงเพิ่มเติม: เพิ่มความต้องการความแข็งแรงที่เหลืออยู่ที่ 300 ℃และ 60 นาทีในแท่งเสริมเส้นใยแก้ว 'สำหรับวิศวกรรมโยธา ' (JG/T 406)

ส่วนพิเศษเกี่ยวกับการออกแบบการป้องกันอัคคีภัย: พัฒนาแนวทางการออกแบบการป้องกันอัคคีภัยพิเศษสำหรับโครงสร้างเสริมเส้นใยแก้วโดยชี้แจงการติดต่อระหว่างความหนาของชั้นป้องกันและขีด จำกัด การทนไฟ

ผ่านการปรับเปลี่ยนวัสดุการเพิ่มประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างและการปรับปรุงมาตรฐานการบังคับใช้การเสริมแรงของเส้นใยแก้วในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญซึ่งให้การแก้ปัญหาที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับสาขาวิชาวิศวกรรมเคมีการขนส่งและวิศวกรรมทางทะเล