Як змінюються механічні властивості скловолоконної арматури в умовах високої температури? Які спеціальні вимоги до конструкції протипожежного захисту?

Зміни механічних характеристик і вимоги до дизайну вогнезахисту скловолоконної арматури в умовах високої температури

1、 Зміни механічних властивостей скловолоконної арматури під впливом високотемпературного середовища

Зміни механічних характеристик армування скловолокном під впливом високотемпературного середовища демонструють очевидні стадійні характеристики, які зокрема проявляються як:

Діапазон низьких температур (100-200 ℃)

Зміни продуктивності: міцність і модуль пружності повільно зменшуються приблизно на 10% -15%.

Механізм: висока температура посилює тепловий рух молекул скловолокна, що призводить до ослаблення міжмолекулярних сил між волокнами, але хімічні зв’язки ще не зруйновані.

Підтримка даних: Експерименти показали, що коефіцієнт збереження міцності на розрив скловолоконної арматури становить близько 85% -90% при 200 ℃.

Діапазон середніх температур (200-300 ℃)

Зміни продуктивності: продуктивність значно знижується зі зниженням міцності на розтягування на 30%-50% і більш значним зниженням модуля пружності.

Механізм: хімічні зв’язки (такі як зв’язки Si-O) починають розриватися, молекулярна структура волокна деполімеризується, а міцність міжфазного зв’язку слабшає.

Підтримка даних: при 300 ℃ межа міцності на розрив може знизитися до рівня нижче 50% від нормального значення температури, тоді як подовження збільшується, але несуча здатність зменшується.

Діапазон високих температур (>300 ℃)

Зміна характеристик: розм'якшення, плавлення і навіть згоряння, повністю втрачаючи механічні властивості.

Механізм: смоляна матриця піддається термічному розкладанню, волокниста структура розпадається, а матеріал піддається карбонізації або реакції горіння.

Підтримка даних: коли температура перевищує 400 ℃, армування скловолокном може втратити свою цілісність через розкладання смоли.

Порівняльні переваги зі сталевими прутками

Стійкість до високих температур: скловолоконна арматура не горить у відкритому вогні при температурі нижче 300 ℃, тоді як міцність сталевої арматури може різко впасти вище 600 ℃ через відшаровування оксидного шару.

Вогнестійкість: кінцевий кисневий індекс (LOI) армованого скловолокном становить близько 26% -35%, що краще, ніж у звичайних полімерних матеріалів.

2、 Вимоги протипожежного захисту для скловолоконної арматури в умовах високої температури

Щоб забезпечити безпеку скловолоконної арматури в умовах високої температури, конструкція протипожежного захисту повинна відповідати таким основним принципам:

Дотримання будівельних протипожежних правил

Протипожежний відсік: відповідно до «Кодексу протипожежного проектування будівель» (GB 50016), протипожежні відсіки поділяються на одноповерхові заводські будівлі з площею ≤ 3000 квадратних метрів і багатоповерхові будівлі з площею ≤ 2000 квадратних метрів.

Рейтинг вогнестійкості: рейтинг вогнестійкості будівлі спільного заводу не повинен бути нижчим за другий рівень, а вогнестійкі перегородки з межею вогнестійкості ≥ 2,0 години повинні використовуватися в ключових зонах (таких як плавильне відділення).

Вимоги до матеріалів і конструкції

Вогнеізоляція: у зонах з високою температурою (наприклад, цехах печей) та інших приміщеннях слід використовувати вогнестійкі перегородки з межею вогнестійкості ≥ 2,0 години, а двері та вікна мають використовувати вогнестійкі двері та вікна класу B.

Конструкційний захист: Для армування скловолокном, яке піддається впливу високих температур, для обгортання та захисту можна використовувати плиту з силікатного кальцію (вогнестійка протягом 4 годин) або ковдру з керамічного волокна.

безпечна евакуаційна конструкція

Налаштування виходу: на кожному поверсі має бути принаймні 2 безпечні виходи, а відстань евакуації має бути ≤ 60 м (для одноповерхових) або ≤ 40 м (для кількох поверхів).

Знаки евакуації: установіть люмінесцентні індикатори евакуації, щоб забезпечити видимість ≥ 10 м після відключення електроенергії.

Конфігурація об'єкта протипожежного захисту

Система пожежогасіння: Високотемпературна майстерня обладнана автоматичною спринклерною системою пожежогасіння або системою газового пожежогасіння з розрахованою витратою води ≥ 10 л/с · ㎡.

Пристрій сигналізації: установіть лінійний датчик температури з температурою сигналізації, встановленою на 58 ℃ (робоча температура 72 ℃).

3、 Приклад з оптимізації високотемпературної продуктивності та конструкції протипожежного захисту

Методи оптимізації продуктивності

Обробка поверхні: напилення стійких до високих температур покриттів (таких як силіконова смола) може збільшити показник збереження міцності до понад 60% при 300 ℃.

Композитна модифікація: додавання частинок оксиду алюмінію або карбіду кремнію для підвищення температури розм’якшення вище 500 ℃.

Приклади інженерного застосування

Океанська платформа: застосовуючи комбіновану структуру із загорнутого GFRP армування та UHPC, міцність з’єднання покращується завдяки піскоструминній обробці, а залишкова міцність становить ≥ 40% після випробування на випікання при 1200 ℃.

Підтримка тунелю: вбудовування матеріалів із зміною фази (PCM) у вогнезахисний шар для поглинання тепла та затримки теплопровідності, зниження температури поверхні армування на 50% -70%.

4、 Межі дослідження та стандартні пропозиції

Метод оцінки ефективності

Модель термомеханічного зв’язку: поєднання рівняння теплопровідності та основного співвідношення дозволяє передбачити поведінку напруги та деформації армуючих матеріалів при високих температурах.

Випробування на залишкову міцність: після нагрівання кривої вогнестійкості відповідно до стандарту ISO 834 перевірте залишкову міцність на розтяг армуючого матеріалу.

Стандартний напрямок вдосконалення

Додаткові високотемпературні показники ефективності: Додайте вимоги до залишкової міцності 300 ℃ і 60 хвилин до 'Армованих скловолокном прутів для цивільного будівництва' (JG/T 406).

Спеціальний розділ з проектування протипожежного захисту: Розробити спеціалізовані рекомендації з проектування протипожежного захисту для скловолоконних конструкцій, уточнивши відповідність між товщиною захисного шару та межею вогнестійкості.

Завдяки модифікації матеріалу, структурній оптимізації та покращенню стандартів застосування армування скловолокном у високотемпературному середовищі може бути значно покращено, забезпечуючи безпечніші рішення для таких галузей, як хімічне машинобудування, транспорт і суднобудування.