تُعدّ لوحة الحريق، التي تُعرف أحيانًا باللوحة المقاومة للحريق، نوعًا خاصًا من مواد البناء مصممة أساسًا لإبطاء سرعة انتشار اللهب، وتقليل انتقال الحرارة عبر الهياكل، والحفاظ على بقاء المباني واقفة لفترة أطول أثناء الحرائق. تُصنع هذه اللوحات باستخدام مواد لا تشتعل بسهولة، مثل الجبس، وأكسيد المغنيسيوم (MgO)، أو حتى الأسمنت العادي. وتُركَّب داخل المباني كطبقات واقية داخل الجدران، وعلى الأسقف، وتحت الأرضيات. وعند نشوب حرائق حقيقية، تبدأ كيمياء هذه اللوحات في العمل ضد النيران؛ حيث تطلق المواد بخار الماء وتكوّن طبقات فحمية واقية يمكنها احتواء انتشار الحرائق لمدة تتراوح بين ساعة وساعتين، ويعتمد ذلك بشكل كبير على سماكة وكثافة اللوحة الفعلية. ويُحدث هذا الوقت الإضافي فرقًا كبيرًا في إخراج الأشخاص بأمان، ويمنع انهيار الأجزاء المهمة من المباني عند تعرضها لدرجات حرارة شديدة.
تحتاج المباني الحديثة إلى مواد قادرة على احتواء الحرائق قبل أن تنتشر في جميع أنحاء المبنى. تُشكّل الألواح المقاومة للحريق هذه الحواجز الحرجة بين المساحات، حيث تقوم عمليًا بقطع إمدادات الأكسجين ومنع انتقال الحرارة بحرية كبيرة. فكّر في المناطق الحضرية المزدحمة حيث يمكن للنيران الانتقال من مبنى إلى آخر خلال دقائق إذا لم يتم إيقافها. تشير الدراسات إلى أن هذه الألواح الخاصة تقلل من احتمالية انتشار الحريق عبر أجزاء مختلفة من المبنى بنحو ثلثي النسبة مقارنةً بخيارات الجدران الجافة العادية. وهناك فائدة إضافية أيضًا: عندما تشتعل النار بالفعل، تساعد هذه المواد في إبقاء المبنى واقفًا لفترة أطول. وهذا يعني إنفاق أموال أقل على الإصلاحات لاحقًا، واستئناف العمليات التشغيلية بشكل أسرع بكثير مما قد يكون ممكنًا خلاف ذلك.
من خلال دمج مواد مقاومة للحريق، يلتزم المهندسون المعماريون باللوائح التنظيمية للسلامة ويستجيبون في الوقت نفسه لمتطلبات البناء العملية، بما يتماشى مع التوقعات المجتمعية والتنظيمية المتطورة.
اللوحات المقاومة للحريق تعمل ضد الحرائق أساساً بسبب ثلاثة أشياء تحدث في وقت واحد يتم إطلاق الماء، وتشكيل جمرة واقية، وتوسع بعض المضافات. عندما تتجاوز درجات الحرارة حوالي 300 درجة مئوية، يبدأ الماء الذي يحتوي على المعادن الموجودة في مواد مثل الجبس بإطلاق البخار. هذه العملية تأخذ طاقة حرارية وتبطئ سرعة تسخين الأشياء. في نفس الوقت، معدنيات خاصة تتحول إلى شيء يسمى الفحم الذي يعمل كعزل. هذه الطبقة من الفحم تمنع الأكسجين من المرور وتساعد أيضاً على انعكاس بعض الحرارة هناك أيضا بعض المنتجات حيث أضافوا ما يعرف بأنها المواد المثيرة التي يمكن أن تنمو في الواقع إلى أكبر من ثلاثين مرة عندما بدأت، كل هذه التأثيرات المختلفة تعمل معاً لتقليل الحرارة التي تنتقل عبر المادة بمقدار ما بين 40 و60 بالمئة مقارنةً مع مواد البناء العادية التي نراها عادةً اليوم.
تتمثل فعالية ألواح الحماية من الحرائق في التفاعل المنسق للتفاعلات الطاردة للحرارة والعزل الفيزيائي. حيث تمتص المركبات المائية الحرارة من خلال عملية إزالة الماء، في حين تُنتج المضافات المتورمة رغوات واقية أو طبقات شبيهة بالسيراميك عند درجات حرارة تنشيط محددة، مما يعزز مقاومة الحريق.
يمكن للألواح المقاومة للحريق المصنوعة من مواد رابطة غير قابلة للاشتعال وألياف تقوية خاصة أن تحافظ فعليًا على سلامتها الهيكلية حتى عند التعرض للحرارة لفترات طويلة. إن السيليكات الكالسيومية المستخدمة مادة نقية إلى حد كبير ولا تتغير هندستها كثيرًا بسبب إعادة ترتيب بلوراتها. في المقابل، تميل الألواح القائمة على الأسمنت إلى الحفاظ على سلامتها بشكل أفضل أثناء الحرائق نظرًا لهيكلها المعدني المتراص الذي يمنع تكسر القطع. هذه المواد تُوصِل الحرارة بمعدل أقل من 0.5 واط لكل متر كلفن، ما يعني أن الأسطح الواقعة خلفها تبقى باردة بما يكفي لتفادي الاشتعال. وهذا يُحدث فرقًا كبيرًا في تطبيقات الحماية من الحرائق حيث تكون المحافظة على السلامة الهيكلية هي العامل الأهم.
| المادة | آلية مقاومة الحريق الأساسية | أقصى درجة حرارة مقاومة | الحفاظ على البنية الهيكلية عند 900°م |
|---|---|---|---|
| أكسيد المغنيسيوم (MgO) | تكوّن سيراميك كثيف عند التعرّض للحرارة | 1200°م | 85% |
| الجبس | تفاعل انخلاعي للماء | 300°C | 40% |
| لوحة أسمنتية | كتلة حرارية عالية ومسامية منخفضة | 1000°م | 75% |
| سيليكات الكالسيوم | التحول الطوري البلوري | 1100°م | 90% |
تُؤدي الألواح الأسمنتية أداءً جيدًا في البيئات الرطبة بفضل استقرارها المعدني، في حين تتميز ألواح MGO بمقاومة متفوقة للصدمات الحرارية. ويظل الجبس حلاً اقتصاديًا لتحقيق تصنيف مقاومة الحريق من 30 إلى 90 دقيقة في التطبيقات الداخلية الجافة.
تعتمد صناعة البناء اليوم بشكل رئيسي على خمسة مواد رئيسية: لوحات أكسيد المغنيسيوم (MGO)، ومنتجات الجبس، والأسمنت التقليدي، ولوحات السيليكات الكالسيومية، وألواح الأسمنت الليفي. وتتكون لوحات أكسيد المغنيسيوم من مزيج من أكسيد المغنيسيوم مع ألياف تقوية مختلفة، وهي تمتاز بمقاومة جيدة جداً للرطوبة والعفن، مما يجعلها خياراً مثالياً للأماكن التي تعاني من ارتفاع الرطوبة. أما لوحات الجبس فتختلف في طريقة عملها لأنها تحتوي على جزيئات ماء تتحول فعلياً إلى بخار عند التعرض للحرارة، وهذه الخاصية تساعد في حماية المنازل أثناء الحرائق، رغم أنها تُستخدم في الغالب في المباني السكنية العادية. وتتفوق لوحات الأسمنت في مقاومة الصدمات مقارنة بمعظم البدائل الأخرى، ولذلك تُستخدم غالباً في المناطق التي تتعرض لكثير من الاصطدامات. ويمكن للسيليكات الكالسيومية تحمل درجات حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية، وهو ما يتوافق مع معايير NFPA 2023 الحديثة المطلوبة في العديد من التطبيقات الصناعية. ويجمع الأسمنت الليفي بين ألياف تشبه الخشب والأسمنت البورتلاندي لإنتاج لوحات تقاوم كلًا من اللهب والأضرار الناتجة عن عوامل الطقس في آنٍ واحد. ويعتبر هذا النوع شديد الفائدة بالنسبة للمقاولين في المناطق التي تكون فيها حرائق الغابات شائعة.
تُستخدم ألواح أكسيد المغنيسيوم (MGO) في جميع أنحاء مآخذ المصاعد والحمامات لأنها لا تتأثر بأضرار المياه أو مشكلة العفن. بالنسبة للجدران الداخلية في الشقق ومساحات المكاتب، تظل الألواح الجبسية خيارات شائعة لأنها توفر توازنًا جيدًا بين القيود المالية ومتطلبات السلامة من الحرائق، وعادةً ما تقدم تصنيفات حماية من الحريق تتراوح بين ساعة وساعتين. أما فيما يتعلق بمنشآت الوقوف والواجهات الخارجية للمباني، فإن الألواح الأسمنتية تشكل العمود الفقري للعديد من الأنظمة المقاومة للحريق، نظرًا لمقاومتها الجيدة للنيران والصدمات المادية. وفي غرف الماكينات ومناطق الفرن، يُفضل استخدام منتجات السيليكات الكالسيومية التي تحتفظ بتداخلها حتى عند ارتفاع درجات الحرارة إلى مستويات خطيرة. ودعونا نتحدث عن مواد الألياف الأسمنتية في المناطق المعرّضة لحرائق الغابات. فقد أظهرت هذه المواد بالفعل نتائج واعدة، حيث قللت من مخاطر الاشتعال بنسبة تصل إلى 72 بالمئة مقارنة بخيارات التغليف العادية، وذلك وفقًا لاختبارات UL الحديثة الصادرة في عام 2023.
عند اختيار مواد البناء، من المهم حقًا كيف تتعامل هذه المواد مع البيئات المختلفة وما نوع الإجهاد الذي يجب أن تصمد أمامه. فالمناطق الساحلية أو الأماكن ذات الرطوبة العالية تتطلب استخدام لوحات أكسيد المغنيسيوم (MGO) أو الأسمنت الليفي، لأن المواد العادية تميل إلى التدهور بمرور الوقت. أما بالنسبة للمهام الشاقة التي يكون فيها الوزن عاملًا مهمًا، فإن الألواح الأسمنتية أو ألواح السيليكات الكالسيوم قادرة على تحمل ضغوط تصل إلى حوالي 3000 رطل/بوصة مربعة دون أن تنحني أو تشوه. وتُعدّ لوحات الجبس مناسبة عندما تكون المظهرية مهمة، لأنها تمتص الطلاء جيدًا وتحتفظ بالأسطح النهائية، كما أنها تفي بمعايير السلامة من الحرائق لمدة ساعة واحدة التي تشترطها معظم المناطق. وتختلف الشروط والمواصفات من منطقة إلى أخرى، لذا يُستحسن التحقق من الأنظمة المحلية. فعلى سبيل المثال، تتطلب المباني التجارية عادةً ألواحًا من الفئة A وفقًا للمواصفة ASTM E84 للعناصر مثل قنوات الهواء داخل الجدران، في حين قد تكتفي العلّيات السكنية بمواد من الفئة C حسب تقدير المفتش. كما أن الشهادات مثل UL 723 ليست مجرد أوراق شكلية، بل تدل على أن ما نجح في الاختبارات المعملية يصمد فعليًا أمام الاستخدام العادي والتآكل اليومي في المشاريع الإنشائية الحقيقية.
تُشير تصنيفات مقاومة الحريق بشكل أساسي إلى المدة التي يمكن أن تقاوم فيها مواد معينة، مثل ألواح الحريق، الاشتعال دون فقدان سلامتها الهيكلية. وعادةً ما تُعطى هذه التصنيفات بوحدات زمنية، مثل 90 دقيقة للتصنيف F90. وتُستقى هذه الأرقام من اختبارات معملية تُجرى وفقًا لمعايير مثل ASTM E119 وUL 263. خلال هذه الاختبارات، يراقب الباحثون عوامل مثل قدرة الجدران على تحمل الأوزان بعد التعرض للنار، ومقدار الحرارة التي تنتقل من خلالها، وما إذا كانت النيران قد اخترقت العتبة المقبولة أم لا. وعندما تُستخدم مواد ذات تصنيفات مناسبة في المباني، فإنها تحدث فرقًا كبيرًا بالفعل أثناء الحرائق. فهي تساعد في إبطاء انتشار الحريق، وتقلل من كمية الحرارة المنقولة عبر الهياكل، والأهم من ذلك أنها توفر للأشخاص مزيدًا من الوقت للخروج بسلامة. ولهذا السبب تشترط لوائح البناء تصنيفات محددة لمقاومة الحريق لأجزاء مختلفة من المنشآت في مختلف الصناعات.
يقيّم اختبار ASTM E84 انتشار اللهب على السطح ويصنف المواد إلى ثلاث فئات:
يتبع UL 723 نفس نظام التصنيف. في حين تشترط المواد من الفئة A في المناطق عالية الخطورة، فإن الجمع بين تقييمات انتشار اللهب ومقاومة الحريق بالساعات يضمن سلامة شاملة.
تتحقق مختبرات مستقلة مثل Intertek وUnderwriters Laboratories (UL) من الامتثال من خلال اختبارات صارمة. يجب أن تستوفي المنتجات المعتمدة مقاييس صارمة فيما يتعلق بانتشار اللهب، وتطور الدخان، والأداء الهيكلي. وتضمن عمليات التدقيق المستمرة في المصانع واختبار الدفعات الالتزام المستمر بالمعايير مثل الكود الدولي للبناء (IBC) وNFPA 80.
الالتزام بالحد الأدنى من المتطلبات الكودية لا يكفي عندما يتعلق الأمر بالسلامة من الحرائق، لأن الحرائق الفعلية تكون أشد بكثير مما يحدث في بيئات المختبرات. وفقًا لبحث نشرته شركة UL في عام 2023، فإن اللوح الجبسي الذي تم تصنيفه لمدة ساعة واحدة فشل في الواقع بأكثر من 18 بالمائة قبل انتهاء الفترة مقارنة باختبارات نفس المادة في ظروف مضبوطة. ولهذا السبب يختار العديد من محترفي البناء اليوم استخدام مواد ذات تصنيف مقاومة للحريق أعلى بنسبة 20 إلى 30 بالمائة عما تطلبه الكودات. إنهم يدركون وجود متغيرات كثيرة غير متوقعة مثل حركة الهواء داخل المساحة أو نوع المواد القابلة للاشتعال الموجودة في المكان.
تُعد الألواح المقاومة للحريق حواجز خاصة تُبطئ من سرعة انتشار اللهب وتقلل من انتقال الحرارة عبر المواد عندما تشتعل النيران في شيء ما. وتعمل هذه الألواح بطرق مثيرة للاهتمام، حيث تُكوّن طبقات واقية من خلال عمليات مثل تكوين درع كربوني رغوي أو توسيع المعادن الموجودة داخلها. ويمكن أن يؤدي هذا العزل إلى خفض درجات حرارة السطح بما يقارب 300 درجة فهرنهايت مقارنة بالمناطق غير المحمية على الإطلاق. وعند تركيبها بشكل صحيح، تحبس هذه الألواح الحريق في أقسام معينة من المبنى. ويؤدي هذا الاحتواء إلى تقييد كمية الأكسجين المتاحة لإطعام الحريق، ويمنع حدوث الاشتعال المفاجئ. والاشتعال المفاجئ هو حالة تشتعل فيها جميع المواد القابلة للاشتعال فجأة وفي آنٍ واحد، ووفقاً لأحدث البيانات الصادرة عن NFPA، فإن هذه الظاهرة الخطرة تتسبب في نحو ثلاثة أرباع الوفيات الناتجة عن حرائق المباني.
كل دقيقة إضافية لاحتواء الحريق تزيد من نجاح الإخلاء الآمن بنسبة تقارب 40%. وتدعم الألواح المقاومة للحريق ذلك من خلال الحفاظ على سلامة طرق الخروج والحد من انبعاث الدخان. في مشروع تحديث مستشفى عام 2023، سمح استخدام ألواح الجبس المقاومة للحريق بإتمام عملية الإخلاء قبل 11 دقيقة مقارنة بالمباني التي استخدمت جدراناً جافة غير مقاومة للحريق خلال تدريبات الحريق المحاكاة.
سلط حريق اندلع في مستودع بتكساس عام 2022 الضوء على التأثير المنقذ للحياة من تركيب ألواح أكسيد المغنيسيوم (MGO) في الجدران الحاملة:
| المتر | أداء MGO | الجدران الجافة القياسية |
|---|---|---|
| اختراق اللهب | 82 دقيقة | 23 دقيقة |
| انهيار هيكلي | منعت | حدث عند الدقيقة 34 |
| إكمال الإخلاء | 100% قبل حدوث الاشتعال الكامل | 62٪ قبل حدوث القوس الكهربائي |
تم احتواء الحريق عند نقطة نشأته في 94٪ من الحالات، مما سمح لجميع السكان الـ157 بالإخلاء بأمان، وقلل الأضرار بالممتلكات بمقدار 2.3 مليون دولار مقارنة بالمتوسطات الصناعية للمباني المماثلة.
لوحة الحماية من الحرائق، والمعروفة أيضًا باسم اللوحة المقاومة للحريق، هي مادة بناء مصممة لإبطاء انتشار اللهب وتقليل انتقال الحرارة أثناء الحرائق.
تُصنع ألواح الحماية من الحرائق من مواد مثل الجبس، وأكسيد المغنيسيوم (MgO)، والأسمنت، والسيليكات الكالسيومية.
تمنع ألواح الحماية من الحرائق نشوب الحرائق من خلال إطلاق بخار الماء، وتكوين طبقة واقية من الفحم، وتوسيع المعادن لتكوين درع مقاوم للحرارة.
نعم، تُستخدم ألواح الحماية من الحرائق في المباني السكنية والتجارية على حد سواء لتعزيز السلامة من خلال حماية الأنظمة الحيوية وممرات الهروب.
توفر ألواح الحماية من الحرائق وقتًا حيويًا للإخلاء، وتقلل من الأضرار، وتكفل الامتثال لمعايير السلامة مثل ASTM E84.
EN
