הבנה של בניית Envelope ו- Performance Demands

המעטפה הבניין משמשת כמכשול הקריטי בין החלל הפנימי לסביבה החיצונית.הוא חייב לנהל העברה תרמית, לחות חדירה, דליפות אוויר וקרינת השמש תוך התנגדות להתפשטות אש ולספק שלמות מבנית.כפי שקודים הופכים יותר נוקשים וקיימות מטרות חודרות יותר, הביקוש לחומרים מורכבים אשר במקביל מספקים עמידות למכבי אש ו בידוד תרמי גדל באופן אקסטסטנטי.

דרישות הליבה של Fire-Resistant ו-Insulating Composites

כדי להיות יעיל בבניינים בעולם האמיתי, מורכב חייב לעמוד במספר קריטריונים מרכזיים.התנגדות אש היא כפיה על ידי מדדים כגון להבה להפיץ אינדקס (למשל ASTM E84), סיבולת אש (ASTM E119), ופיתוח עשן. ביצועי אינסטלציה נמדדת על ידי מוליכות תרמית (k-value) ו R- R-value לכל עובי. בנוסף, החומר חייב להתנגד לקליטת לחות, עומסים מבניים, וממד נותר תחת לחץ נמוך, וטמפרטורה נמוכה, יש לשמור על אופניים יציבה.

תקנות בטיחות ובטיחות

בצפון אמריקה, קוד הבניין הבינלאומי (IBC) מגדיר דירוגי אש עבור קירות חיצוניים המבוססים על דיקור, גובה, וסמיכות לקווי נכסים.תקני אירופה כגון EN 13501-1 מסווגים חומרים על ידי תגובה לאש (A1, A2, B, וכו ' Composites מיקוד EN 13501-1 Class A2 או B דורשות ליבות לא-מבוסיות או מוגבל של פתרונות סטנדרטיים ל-S, כדי למלא את המוצרים שנבחרו בקפידה.

משפחות חומריות ומכניזם

תרכובות של אש מודרנית מתרבים לתוך כמה קטגוריות רחבות בהתבסס על הממטריקס והחיזוק הדומיננטי.כל אחד מציע שינויים מסחריים נפרדים בין צפיפות, ביצועים תרמיים, דירוג אש, ועלות.

מינרלים סיבים - Inorganic Composites

חומרים אלה משתמשים צמר אבן, סיבי זכוכית, סיבים בזל, או סיבים קרמיקה מוטבעים במריצה מלטית או גיאופומרימר. הסיבים מספקים כוח רבייה ולמנוע סדקים בטמפרטורות גבוהות, בעוד הכבל האוורגני תורם ללא יכולת לא-בקרה.ק סטון עצמו יכול לעמוד בטמפרטורות מעל 1000 מעלות צלזיוס ללא התכה.

פולימרי פומס עם תוספות אינפיניות

Polyurethane (PUR) ופולייסטאוריט (PIR) קצף הם תוספים תרמיים מצוינים (k-0.022 W/mK) אבל הם בעלי יכולת בטמפרטורות נמוכות. מהנדסים משלבים תוספים אינפוזיים גבוהים - באופן חד-משמעי שילוב של פוליפוסים אמיום, עיכובים חד-חמצני, ומלימימין - אשר מתרחבים כאשר הם חשופים חום, חום ארוך-טווח, לחץ דם, לחץ דם ארוך, חום.

מערכות ננוקום והיברידיות

ננו-בוטיקים (CNTs Hybrid), תחמוצת גרפן, ננו-סיליקה, ושכבת הידרוקסידים כפולים (LDHs) משולבים ברמות טעינה נמוכות (<5 wt%) כדי לשפר את היציבות התרמית, כוח מכני וביצועי אש.לדוגמה, CNTs יכול ליצור רשת בתוך ממטרת פולימרטציה כי נמס ומערכת הגנה.

אפשרויות ל-Bio-based and Sustainable Alternatives

כדי להפחית את טביעת הרגל של חומרי בניין, החוקרים לחקור תרכובות שנעשו מ hemp hurds, סיבים flax, cork, ואפילו אורז husks מחובר עם ריבאונים טבעיים או bio-polyols. אלה biogenics מרוכבים מספיק באופן טבעי יש פתרונות מוליכות תרמית נמוכה (k.04-0.06 WmK) כדי להשיג התנגדות, הם מטופלים עם מים חומציים נמוכים (חומצה) כמו Cupicial) כמו C.

עיצוב ואתגרי ייצור

הפחתת תרכובת העומדת הן במטרות האש והן ב בידוד דורשות בחירה חומרית זהירה, בקרה לעיבוד ובדיקה.הדברים הבאים הם האתגרים הדוחקים ביותר שנפגשו במהלך הפיתוח.

Balancing Fire Resistance ו-Thermal Insulation

לעתים קרובות יש תוכן אורגני כי הוא מעוגן מטבעו. verse. , תרכובות מינרלים המבוססים על מינרלים כי הם לחלוטין לא בלתי-מבולים יש מוליכות תרמית גבוהה יותר וצפיפות גבוהה יותר. מהנדסים חייבים למצוא פשרה: לדוגמה, צמר דק סרגל-ingel-inated יכול להשיג k - 0.05 W/mK בעוד שנותר ללא-לא-לא-בול, אבל עלות גבוהה של שכבת אש אחורית, הוא מורכב.

עמידות והתנגדות מזג האוויר

המעטפות הבניין חשופים לגשם, מחזורי קפואה, קרינת UV, ועומסי רוח. תוספי אש עמידים כמו ammonium פוליפוס יכול להישמר לאורך זמן אם לא כראוי. ציפויים אינפוזיים עשויים לרדת מתחת לחשיפה UV. תכונות מכניות יכול לרדת לאחר שנים של בדיקות הזדקנות מואצת (למשל, רכיבה על אופניים חום-גופית) הם חיוניים ל- 0GETA.

ייצור סקאביות ועלויות

מסובכים מתקדמים רבים מסתמכים על חומרים גולמיים יקרים (nanotubes, aerogels) או עיבוד מורכב (הגיל הגבוה, היתוך ריק) כדי להיות בעל יכולת מסחרית, המוצר הסופי חייב להתחרות עם חומרים מסורתיים כגון צמר מינרלים ו-EPS קצף על בסיס ייצור של עלות-פר-ר-ערך. Innovative תהליכים כגון תאורה רציפה, קצף במקום, וייצור (3D) הם נבדקים על בסיס ייצור מתמשך של פסולת.

יישומים בבניית Envelope Systems

תרכובות של אש-resistant מופרסות בתצורה של מעטפות בנייה שונות.אימוץ שלהם הוא קריטי במיוחד באזורים שבהם תקנות בטיחות האש הוכו בעקבות טרגדיות.

מערכות Insulation Composite Systems (ETICS)

ETICS, בשימוש נרחב באירופה, מורכב לוחות בידוד המחובר לקיר החיצוני, ולאחר מכן מכוסה מעיל בסיס, mesh, ולסיים מבחינה היסטורית, EPS וצמר מינרלים היו בידוד סטנדרטי. New Complexs - כגון קצף פוליאורנטימי שהושג עם ציפויים גבוהים או לוחות צמר עם שמיכות אוויר - שיפור ביצועים באש תוך שמירה על שכבה גבוהה של 45 מ"מ -2, 000 $ - 000) עם ציפוי DV2, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ⁇ , 000, 000 ⁇ , 000, 000, 000, 000 ⁇ , 000, 000, 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

גשם מסך ארקייד ופאנלים קלדינג

מערכות הגנה גשם מורכבות ממגבלה חיצונית (למשל, מתכת, קרמיקה או סיבים מלט) שרכוב על חלל מאוורר. בידוד ממוקם בתוך הכובד.שילוב של זרימת אוויר חלל, תחנות אש, והתנהגות האש של המסובייקט עצמו קובע בטיחות כוללת.

איורים של פאנלים (SIPs)

SIPs בדרך כלל מורכב הליבה של EPS קצף כריכים בין שתי שכבות strand מוכווני (OSB) בעוד יעיל אנרגיה, הם פגיעים אש. Re הצבת מערכת ההפעלהB עם מגנזיום oxide (MgO) ואת EPS עם מגבלת אש גבוהה יותר מ -20 גרם צלזיוס סטנדרטית של חומרים פוליאורטן משופר את דירוג האש לשעה אחת או יותר. MgO הם לא ניתן להשוות בין היתר לספק ניתוח CIP סטנדרטית עבור חומרים תואמים צלזיוס נמוך יותר מאשר קיבולת גבוהה יותר מאשר קיבולת גבוהה יותר מאשר 20.

מחקרים ומימוש עולם אמיתי

כמה פרויקטים בולטים ממחישים את הפריסה המוצלחת של תרכובות של אש.

  • תחנת הכוח של אלקטריק (לונדון): ראטלופ:1 (הנסיגה של בניין איקוני זה השתמש במסך גשם עם אבן צמר ליבה מחובר לשכבת חיצונית קונקרטית מזכוכית, המסובבת השיגה את יורוclass A2 ותרמה דירוג מעולה של BREEAM הבניין.
  • מרכז הסחר העולמי (ניו יורק): ראטל:1 (המגדל העל-טאל משתמש במערכת מתכת מבודדת עם ליבה מינרלים העומדת בדרישות ההתנגדות המחמירות של IBC עבור בניינים גבוהים.המערכת הייתה נתונה לבדיקות אש בקנה מידה מלא המסימולות אש.
  • בניין מגורים בן 20 קומות המשולב 30 ס"מ עבה ETICS עם צמר מינרלי aerogel-enhanced מורכב.the החומר בעל מוליכות תרמית נמוכה (0.016 W/mK) אפשרה דלילה תוך השגת תקן Passivhaus.The Red מינרלים מורכב ממבחן האש הנמוך (NO-3800).

מגמות עתידיות ודרכים מחקר

הדור הבא של תרכובות של אש-resistant יתאימו ככל הנראה לשלב פונקציות מרובות לחומר יחיד, חכם.3 אזורים מתעוררים יש הבטחה מסוימת.

כישוף עצמי וצורה-Memory Polymers

פולימרים שיכולים לרפא microcracks כאשר נחשפים חום יכול להאריך את חיי השירות של המעטפות.הוספת סוכן ריפוי מיקרו-capsulated (למשל, dicyclopentadiene עם זרז Grubbs) למטריקס המורכב יאפשרו את החומר לתקן נזק שנגרם על ידי רכיבה תרמית או השפעות קטנות.

Photocatalytic ו- Air-Purifying Functionality

הגדלת דו תחמוצת טיטניום (TiO2) חלקיקים לתוך שכבת פני השטח של המסובייק יכול להפיג את המזהים ולהקטין היווצרות של smog. בעוד לא קשור ישירות לבטיחות אש, הפונקציה הנוספת הזו משפרת את הביצועים הסביבתיים של הבניין.האתגר הוא ש-TiO2 יכול גם לסווג את הפירוק מתחת ל-UV; עבודה עדכנית משתמשת ב-Tri-coated Ti2 כדי למנוע תגובה זו תוך שמירה על מטרות הפעלה גמישות של מבנה ירוקות.

Digital Twin and Performance Simulation

התפתחות חומרית היא מאיצה באמצעות מודלים חישוביים.אלגוריתמים של למידת מכונות יכולים לחזות את מוליכות תרמית ואת קצב שחרור החום של תרכובת המבוססת על הרכב שלה ומיקרו-מבנה. לדוגמה, רשתות עצביות משגשגות על תמונות מיקרו-CT של קצף יכול להעריך היווצרות כריז במהלך שריפה.זה מאפשר לחוקרים למסך מאות פורמולציות ב-Silico לפני בדיקות פיזיות.

שיטות טובות ביותר לבחירה וספקטיבה

אדריכלים ומהנדסים צריכים לשקול את הפעולות הבאות כאשר בוחרים אי-התמרומים של אש:

  • (FLT:0) ו-Verify של אישורים של צד שלישי:ראה LT:1) לחפש אישורים מארגונים כמו UL, FM Global, או מערכת הערכה האירופית (EAD) דוחות הבדיקה צריכים להיות ממעבדות מוכרות.
  • (FLT:0) ביצועי מערכת-מערכת: ההרחבה של A Complex's Properties אינם מבטיחים התנהגות מערכת טובה.בקשו תוצאות של בדיקות אש בקנה מידה מלא ובינוני (למשל, BS 8414, NFPA 285).
  • (FLT:0) עמידות לחות:FLT:1 בדוק את ספיגת המים החומרית (ASTM C1104 או EN 1609) ו-FLT-thaw התנגדות. באקלים לחות, לחות יכול להפיג את משחת האש ולגדל את ההתנהגויות התרמיות.
  • (FLT:0)Consider emboated Carbon:FreaLT:1) ביצוע הערכה מחזור חיים.יש מקרשים המבוססים על מינרלים יש פחמן גבוה מגולמים עקב כוויות מלטניות; כובלים גיאופומריים חלופיים יכולים להפחית את פליטות עד 70%.
  • (FLT:0)Plan for Install andפרט:FreaLT:1; טבלאות צוק, טיפולים משותפים, וחדירה חייב לשמור על האש ותכונות בידוד.

בעוד קודים בנייה ממשיכים להדגיש את ביצועי האנרגיה והבטיחות אש, השוק של תרכובות עמידות אש יתרחבו. מדעני חומרים כבר מפתחים תרכובות שמשלבות חומרים של שינוי שלב (PCMs) לאחסון תרמי תוך שמירה על התנגדות אש.השינוי המתמשך לקראת בנייה באתר ומודולים prefabricated חזיתיים גם מעדיף תרכובות שניתן להצטברות עם סובלנות הדוקה על ידי הבנה מעמיקה של מדע, דרישות חישוביות, הדורשות מורכבות ביותר, הדורשות, יכולות לספק יישומים מדעיים, הדורשות מורכבות ביותר, הדורשות, הדורשות, הדורשות, הדורשות ביצועים מורכבים, דורשות, דורשות, הדורשות דרישות מורכבות ביותר, דורשות, דורשות מראש, הדורשות דרישות חישוביות מורכבות ביותר, הדורשות ביצועים, דורשות, דורשות, דורשות, דורשות, דורשות, הן יכולות לספק, דורשות ביצועים מורכבים, דורשות, דורשות מראש, דורשות, דורשות, דורשות מראש, הן יכולות גם ממושכות, הדורשות מראש, דרישות מורכבות, הדורשות, הן יכולות להיות מקבצי ביצועים מורכבים, דרישות מורכבות, הדורשות, הן יכולות להיות מקבצי מדע, כמו גם מקבצי ביצועים מורכבים, הדורשות, הדורשות, הדורשות, הדורשות מראש, הן יכולות להיות ממושכות,