عندما نتحدث عن مقاومة الحريق في مواد البناء، فإن المقصود هو مدى قدرة هذه المواد على منع انتشار الحرائق، وحجب انتقال الحرارة من خلالها، والحفاظ على سلامتها الهيكلية حتى عند تعرضها للنيران. تقوم أفضل ألواح الحماية من الحريق بذلك من خلال دمج قلوب غير قابلة للاشتعال مع كيماويات خاصة تُجوع النار من الأكسجين على أسطحها. وقد أظهرت دراسة حديثة نُشرت في عام 2024 حول مواد مختلفة شيئًا مثيرًا للاهتمام: الألواح التي تم تصنيفها ضمن الفئة A (تلك التي تبلغ أرقام انتشار اللهب فيها أقل من 25) تمكنت من إيقاف انتشار الحرائق لمدة تقارب 90 دقيقة متواصلة. هذا النوع من الأداء يصنع فرقًا كبيرًا في حالات الطوارئ عندما يحتاج الناس إلى وقت للخروج بأمان.
هناك ثلاث مقاييس رئيسية تحدد فعالية لوحة الحماية من الحريق:
قد يؤدي الفشل في أي من هذه المجالات إلى المساس بجداول الإخلاء وزيادة تكاليف الإصلاح بعد الحريق.
تعكس تصنيفات مقاومة الحريق مدة الاحتواء تحت ظروف قياسية:
تُظهر بيانات المختبر أن ألواح الحماية من الحريق التي تبلغ مدتها 120 دقيقة تتحمل درجات حرارة تصل إلى 1,800°ف بينما تحافظ على 85% من قوتها الضاغطة قبل اندلاع الحريق، أي تحسناً بنسبة 42% مقارنة بالطرازات السابقة.
تُعدّ الألواح المقاومة للحريق اليوم بحاجة إلى تحقيق توازن بين كفاءة الأداء والتكلفة وطول العمر الافتراضي. وتتميز ألواح أكسيد المغنيسيوم (MGO) بعدم اشتعالها بسهولة وقدرتها على تحمل الصدمات الشديدة دون أن تنكسر. كما أنها خفيفة بما يكفي لتناسب الاستخدام في المباني العالية حيث يكون الوزن عاملًا مهمًا. وتُعدّ ألواح الجبس أقل تكلفة وسهلة التركيب، مما يجعلها خيارًا شائعًا في العديد من المشاريع. ومع ذلك، فإن هذه الألواح تميل إلى التفكك مع مرور الوقت عند التعرض للرطوبة. أما ألواح الأسمنت الليفي فتتعامل جيدًا مع الرطوبة، لكنها لا تُعزل الحرارة بكفاءة. ولمنتجات السيليكات الكالسيومية مزاياها الخاصة أيضًا، خاصةً في الحفاظ على استقرار درجات الحرارة في أجزاء الهياكل التي لا تتعرض مباشرة للنيران أو مصادر الحرارة الشديدة.
طريقة تعامل المواد مع الحرارة تُحدث فرقاً كبيراً عندما يتعلق الأمر بالسيطرة على الحرائق. يتميّز سيليكات الكالسيوم بكونه يوصل الحرارة بشكل ضعيف جداً، حيث تبلغ قيمته 0.056 واط/م·ك، ما يعني أن الفولاذ الإنشائي يبقى سليماً لفترة أطول بكثير أثناء اندلاع حريق. ولا يبتعد أكسيد المغنيسيوم (MGO) كثيراً من حيث الأداء، إذ تبلغ قيمته 0.09 واط/م·ك، في حين تصل قيمة الأسمنت الليفي إلى 0.25 واط/م·ك، وهو ما يركّز أكثر على القدرة على تحمل الضغط بدلاً من منع دخول الحرارة. والسبب في اختيار سيليكات الكالسيوم غالباً في تطبيقات مثل حواجز الحريق لأنظمة التكييف والتدفئة والتبريد (HVAC) والفتحات الكهربائية المغلقة؟ لا أحد يريد أن ينهار مبنى عندما يكون هناك دخان في الهواء، أليس كذلك؟ إن هذه المادة تؤدي أداءً أفضل بالفعل عند درجات الحرارة الشديدة مقارنةً بالبدائل المتاحة في السوق اليوم.
ما الذي يجعل بعض ألواح الحماية من الحرائق تدوم لفترة طويلة؟ تلعب المقاومة البيئية دورًا كبيرًا في ذلك. فمواد مثل لوحة أكسيد المغنيسيوم (MGO) والسيليكات الكالسيومية تُظهر قدرة جيدة على مقاومة مشكلات مثل التشقق والعفن، حتى عند تركيبها بالقرب من السواحل أو في الأماكن التي تكون فيها الرطوبة موجودة باستمرار. خذ الجبس مثالاً – فالمعتاد أن يعرف المقاولون أنه يضعف كثيرًا بعد التعرض للظروف الرطبة لفترة طويلة. تُظهر بعض الاختبارات أنه قد يفقد حوالي 30٪ من خصائصه الواقية من الحرائق بمجرد تعرضه لمستويات رطوبة عالية باستمرار تزيد عن 90٪. وبالنظر إلى الخيارات الأخرى، فقد أثبت الأسمنت الليفي متانته في البيئات الصناعية حيث تكون المواد الكيميائية شائعة. فالمعادن الموجودة في هذه المادة لا تشوه بسهولة، وهو أمر مهم جدًا للمباني التي تحتاج إلى تحمل التعرض اليومي للظروف القاسية والكيميائية.
يجب أن تلتزم لوحات الحماية من الحرائق ذات السمعة الطيبة بالمعايير الدولية التي تضمن سلامة المقيمين والهيكل. وتشمل المعايير الأساسية ما يلي:
| معيار | المنطقة | التركيز الرئيسي |
|---|---|---|
| ASTM E119 | أمريكا الشمالية | مقاومة الحريق للعناصر الإنشائية (القدرة على تحمل الأحمال تحت ظروف الحريق) |
| EN 13501 | أوروبا | فئات التفاعل مع الحريق (A1-F) ومستويات الدخان/السمية |
| BS 476 | المملكة المتحدة | خصائص انتشار الحريق والانتشار السطحي |
تم تطوير هذه المعايير من خلال عقود من البحث في السلامة من الحرائق، وتقيم أداء المواد في ظل درجات الحرارة الشديدة. على سبيل المثال، تتطلب ASTM E119 أن تتحمل العناصر درجات حرارة تزيد عن 1,800°فهرنهايت (982°مئوية) دون حدوث انهيار هيكلي خلال الفترة المحددة.
يقوم اختباران أساسيان من ASTM بتقييم المواد الحرجة من حيث مقاومة الحريق:
في اختبارات عام 2023، أظهرت ألواح أكسيد المغنيسيوم عدم حدوث أي اشتعال عبر 200 تجربة وفقًا للمعيار ASTM E136، مما يدل على خاصية استثنائية بعدم الاشتعال.
عادةً ما تتطلب المشاريع التجارية شهادتين لضمان الامتثال العالمي:
| الشهادة | معيار الاختبار | المعايير |
|---|---|---|
| الفئة A | ASTM E84 | امتداد اللهب ≤25؛ كثافة الدخان ≤450 |
| A1 | EN 13501 | غير قابل للاشتعال؛ ولا يساهم بأي شكل في حمل الحريق |
تُعد الألواح المقاومة للحريق التي تستوفي كلا المعيارين مثالية للمنشآت متعددة الجنسيات مثل المستشفيات ومراكز البيانات. ويجب على المُركّبين التحقق من علامات الشهادات الصادرة من جهات مستقلة مثل Underwriters Laboratories (UL) أو Intertek لضمان الامتثال لمتطلبات الكود المحلي.
يمكن للألواح المقاومة للحريق المصنوعة من أكسيد المغنيسيوم أو سيليكات الكالسيوم أن تتحمل درجات الحرارة العالية جدًا التي تفوق عتبة 1000 درجة دون فقدان قدرتها على تحمل الأوزان. فغالبًا ما ينهار الجبس العادي بعد حوالي عشرين دقيقة فقط عند التعرض للنار، لكن هذه الألواح المتقدمة المقاومة للحريق تتماسك بشكل أفضل بكثير، حيث تبقى سليمة لمدة تتراوح بين ساعة إلى ساعة ونصف خلال الاختبارات القياسية ASTM E119. فما الذي يجعلها بهذه القوة؟ السر يكمن في جزيئات الماء المحبوسة داخل نواة اللوحة. وعند التعرض لدرجات حرارة شديدة، يتحول هذا الرطوبة إلى بخار، مشكلًا حاجزًا وقائيًا يبطئ بشكل كبير من سرعة انتقال الحرارة إلى الهيكل الرئيسي للمبنى. وقد جعلت هذه الخاصية هذه الألواح شائعة بشكل متزايد بين المهندسين المعماريين الباحثين عن حلول موثوقة لحماية المباني من الحريق.
تُقلل ألواح الحماية من الحرائق من الدرجة الأولى كثافة الدخان بنسبة 40٪ مقارنة بالهياكل الفولاذية غير المحمية، وفقًا لبيانات NFPA 2023. ويحدث هذا التقليل من خلال آليتين:
أظهر تحليل السلامة من حرائق المباني الشاهقة لعام 2023 أن الألواح التي تستوفي معايير EN 13501 من الفئة A1 قللت تعتم الدخان إلى أقل من 20٪، مما حسّن الرؤية بشكل كبير أثناء عملية الإخلاء.
خلال حريق اندلع عام 2023 في برج مكاتب مكوّن من 34 طابقًا في دبي، قامت ألواح الحماية من الحرائق ذات التصنيف 90 دقيقة والمثبتة في مصاعد الأعمدة والأنصاف الخدمية بما يلي:
هذه النتيجة الواقعية تدعم أبحاث الحماية الهيكلية من الحرائق، والتي تُظهر أن التركيب الصحيح للوحات الحماية من الحرائق يمكن أن يمدّد وقت الإخلاء الآمن بنسبة تصل إلى 300٪.
تُعد مقاومة الحريق في مواد البناء أمرًا بالغ الأهمية لأنها تساعد على منع انتشار الحرائق، والحفاظ على السلامة الهيكلية، وتوفير مزيد من الوقت للإخلاء الآمن أثناء الطوارئ.
تشمل المعايير الرئيسية للأداء السلامة الهيكلية، والعزل، وانبعاثات الدخان. وتساعد هذه المعايير في تحديد مدى قدرة المادة المقاومة للحريق على الصمود في ظروف الحريق.
تتطلب التصنيفات Class A، وفقًا لمعيار ASTM E84، مؤشر انتشار لهب ≤25 وكثافة دخان ≤450. أما التصنيف A1، بموجب المعيار EN 13501، فيشير إلى المواد غير القابلة للاشتعال والتي لا تسهم إطلاقًا في حمل الحريق.
تشمل المواد الشائعة أكسيد المغنيسيوم (MGO)، والجبس، والأسمنت الليفي، والسيليكات الكالسيومية، وكل منها يمتلك خصائص مقاومة للحريق واستخدامات مختلفة.
تضمن الشهادات أن ألواح الحماية من الحرائق تستوفي المعايير العالمية للسلامة، وتوفر حماية موثوقة من الحرائق والامتثال لقواعد البناء، وهي أمور ضرورية للبنية التحتية الهامة مثل المستشفيات ومراكز البيانات.
EN
