تابلوی آتشنشانی، که گاهی به آن تابلوی مقاوم در برابر آتش نیز گفته میشود، نوع خاصی از مصالح ساختمانی است که عمدتاً برای کند کردن سرعت گسترش شعلهها، کاهش انتقال حرارت از طریق سازهها و حفظ استحکام ساختمانها در طول آتشسوزیها طراحی شده است. این تابلوها از موادی ساخته میشوند که به راحتی مشتعل نمیشوند، از جمله چیزهایی مانند گچ، اکسید منیزیم (MgO) یا حتی سیمان معمولی. این تابلوها در سراسر ساختمان به عنوان لایههای محافظ در داخل دیوارها، روی سقفها و زیر کفها نصب میشوند. هنگام وقوع آتشسوزی واقعی، ترکیب شیمیایی این تابلوها شروع به عمل علیه شعلهها میکند. مواد موجود بخار آب آزاد میکنند و لایههای کربن محافظ تشکیل میدهند که میتوانند گسترش آتش را برای مدتی بین یک تا دو ساعت بازدارند، هرچند این مدت زمان عمدتاً به ضخامت و تراکم واقعی تابلو بستگی دارد. این زمان اضافی تفاوت بزرگی در نجات ایمن افراد ایجاد میکند و از فروپاشی قسمتهای مهم ساختمان در معرض حرارت شدید جلوگیری میکند.
ساختمانهای امروزی به موادی نیاز دارند که بتوانند آتش را قبل از گسترش در سراسر سازه، مهار کنند. صفحات مقاوم در برابر آتش، همان موانع حیاتی بین فضاها را تشکیل میدهند و در واقع دسترسی به اکسیژن را قطع کرده و از حرکت آزادانه گرما جلوگیری میکنند. به مناطق پرجمعیت شهری فکر کنید که شعلهها در صورت عدم کنترل، میتوانند در عرض چند دقیقه از یک ساختمان به ساختمان دیگر منتقل شوند. مطالعات نشان میدهد این صفحات خاص در مقایسه با گزینههای معمولی سقف کاذب، شانس گسترش آتش به سایر بخشهای سازه را تقریباً دو سوم کاهش میدهند. و یک مزیت دیگر نیز وجود دارد: زمانی که آتشسوزی رخ میدهد، این مواد به حفظ استحکام ساختمان برای مدت طولانیتری کمک میکنند. این بدین معناست که هزینههای تعمیرات کمتر شده و امکان بازگشت به عملیات بهصورت بسیار سریعتری فراهم میشود.
: با استفاده از مواد مقاوم در برابر آتش، معماران علاوه بر رعایت مقررات ایمنی، به نیازهای عملی ساختوساز نیز پاسخ میدهند و با انتظارات جامعه و مقررات در حال تحول هماهنگ میشوند.
تابلوهای مقاوم در برابر آتش عمدتاً به دلیل سه اتفاق همزمان عمل میکنند: آزاد شدن آب، تشکیل لایه محافظ زغالی و انبساط مواد افزودنی خاص. هنگامی که دما از حدود ۳۰۰ درجه سانتیگراد فراتر رود، مواد معدنی حاوی آب موجود در مصالحی مانند گچ با آزاد کردن بخار، شروع به جذب انرژی حرارتی میکنند. این فرآیند باعث کاهش سرعت افزایش دما میشود. همزمان، مواد معدنی خاصی تبدیل به مادهای به نام زغال (char) میشوند که به عنوان عایق عمل میکند. این لایه زغالی مانع نفوذ اکسیژن شده و همچنین بخشی از حرارت را منعکس میکند. همچنین در برخی محصولات، مواد متورمشونده (intumescent) اضافه شدهاند که میتوانند تا سی برابر بزرگتر شوند و دیواری ضخیم بین آتش و شیء تحت محافظت ایجاد کنند. تمام این اثرات در کنار هم باعث کاهش ۴۰ تا ۶۰ درصدی انتقال حرارت از مصالح در مقایسه با مصالح ساختمانی معمولی امروزی میشوند.
اثربخشی تختههای ضدآتش در عملکرد هماهنگ واکنشهای گرماگیر و عایقبندی فیزیکی نهفته است. ترکیبات آبدار از طریق فرآیند کرنش آب، گرما را جذب میکنند، در حالی که افزودنیهای منبسطشونده در دمای فعالسازی مشخصی، پوششهای محافظ فومی یا شبیه سرامیک ایجاد میکنند و مقاومت در برابر آتش را افزایش میدهند.
تابلوهای ضد حریق که با چسبهای غیرقابل اشتعال و الیاف تقویتکننده خاص ساخته شدهاند، حتی در مواجهه طولانیمدت با حرارت نیز میتوانند از نظر ساختاری مقاوم بمانند. سیلیکات کلسیم مورد استفاده مادهای نسبتاً خالص است که به دلیل نحوه بازآرایی بلورهایش، تغییر شکل چندانی نمیدهد. در همین حال، تابلوهای مبتنی بر سیمان تمایل بیشتری به حفظ تمامیت خود در آتش دارند، زیرا ساختار معدنی بسیار فشردهای دارند که از جدا شدن قطعات جلوگیری میکند. این مواد هدایت حرارتی پایینتر از 0.5 وات بر متر کلوین دارند که بدین معناست سطوح پشت آنها به اندازهای خنک میمانند که از اشتعال جلوگیری شود. این موضوع تفاوت عمدهای در کاربردهای حفاظت در برابر آتش ایجاد میکند جایی که حفظ تمامیت ساختاری اهمیت بیشتری دارد.
| متریال | مکانیسم کلیدی مقاومت در برابر آتش | مقاومت در برابر دمای حداکثر | حفظ ساختار در دمای 900°C |
|---|---|---|---|
| اکسید مگنز (MgO) | تشکیل سرامیک متراکم تحت حرارت | 1200°C | 85% |
| گیپس | واکنش اندازی آبزدایی | 300°C | 40% |
| تخته سیمانی | جرم حرارتی بالا و تخلخل پایین | ۱۰۰۰°C | 75% |
| سیلیکات کلسیم | گذار فاز کریستالی | 1100°C | 90% |
تابلوهای مبتنی بر سیمان به دلیل پایداری کانیشناختی در محیطهای مرطوب عملکرد خوبی دارند، در حالی که MGO مقاومت عالی در برابر ضربه حرارتی ارائه میدهد. گچ همچنان راهحل اقتصادی برای دستیابی به رتبهبندی آتشنشانی 30 تا 90 دقیقه در کاربردهای داخلی خشک است.
امروزه صنعت ساختوساز عمدتاً به پنج ماده کلیدی متکی است: تختههای اکسید منیزیم (MGO)، محصولات گچی، سیمان سنتی، پانلهای سیلیکات کلسیم و ترکیبات سیمان الیافی. تختههای اکسید منیزیم را از اختلاط اکسید منیزیم با الیاف تقویتکننده مختلف به دست میآورند. این تختهها مقاومت بسیار خوبی در برابر رطوبت و قارچ دارند و به همین دلیل گزینههای مناسبی برای محیطهای مرطوب محسوب میشوند. تختههای گچی به شیوه دیگری عمل میکنند، زیرا شامل مولکولهای آب هستند که در مواجهه با حرارت به بخار تبدیل میشوند. این ویژگی در حفاظت از خانهها در هنگام آتشسوزی کمک میکند، هرچند این تختهها عمدتاً در ساختمانهای مسکونی معمولی به کار میروند. تختههای سیمانی در برابر ضربه مقاومت بیشتری نسبت به بیشتر جایگزینها دارند و به همین دلیل اغلب در مناطقی که احتمال برخورد و ضربه وجود دارد، استفاده میشوند. سیلیکات کلسیم قادر است دماهای بالای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل کند که این امر با استانداردهای جدید NFPA 2023 که برای بسیاری از کاربردهای صنعتی الزامی است، سازگاری دارد. سیمان الیافی ترکیبی از الیاف شبیه چوب با سیمان پرتلند است که تختههایی را ایجاد میکند که همزمان در برابر شعله و آسیبهای ناشی از عوامل جوی مقاوم هستند. سازندگان این ماده را به ویژه در مناطقی که آتشسوزی جنگلها شایع است، بسیار مفید میدانند.
صفحات اکسید مویستور گارد (MGO) در سراسر شفت آسانسورها و حمامها دیده میشوند، چون به سادگی نسبت به آسیب ناشی از آب یا مشکلات قارچ کاملاً بیتفاوت هستند. برای دیوارهای داخلی آپارتمانها و فضاهای اداری، تختههای گچی همچنان گزینههای محبوبی باقی ماندهاند، زیرا تعادل مناسبی بین محدودیتهای بودجه و الزامات ایمنی در برابر آتش فراهم میکنند و معمولاً مقاومت در برابر آتش را در حدود ۱ تا ۲ ساعت ارائه میدهند. در سازههای پارکینگ و نمای خارجی ساختمانها، تختههای سیمانی هسته اصلی بسیاری از سیستمهای مقاوم در برابر آتش را تشکیل میدهند و در برابر شعلهور شدن و ضربههای فیزیکی مقاومت خوبی نشان میدهند. اتاقهای مکانیکی و مناطق اجاقها معمولاً به محصولات سیلیکات کلسیم روی میآورند که حتی در دماهای بسیار بالا نیز ساختار خود را حفظ میکنند. و حالا بیایید درباره مواد الیاف سیمانی در مناطق مستعد آتشسوزی جنگل صحبت کنیم. این مواد عملکرد واقعاً امیدوارکنندهای داشتهاند و بر اساس آزمونهای اخیر UL در سال ۲۰۲۳، خطر اشتعال را در مقایسه با گزینههای روکش معمولی تقریباً ۷۲ درصد کاهش دادهاند.
هنگام انتخاب مصالح ساختمانی، نحوه برخورد آنها با شرایط محیطی مختلف و نوع تنشهایی که باید تحمل کنند بسیار مهم است. مناطق ساحلی یا مکانهای با رطوبت بالا به دلیل فرسودگی مواد معمولی در طول زمان، نیازمند استفاده از MGO یا سیمان الیافی هستند. در کارهای سنگین که وزن عامل مهمی است، صفحات سیمانی یا سیلیکات کلسیم میتوانند فشار حدود 3000 PSI را بدون تغییر شکل تحمل کنند. صفحات گچی زمانی مناسب هستند که ظاهر اهمیت داشته باشد، چون رنگپذیری خوبی دارند و روکشها را به خوبی نگه میدارند، علاوه بر اینکه استانداردهای ایمنی حریق 1 ساعتهای را که در بیشتر نقاط الزامی است، رعایت میکنند. آییننامهها از منطقهای به منطقه دیگر متفاوت هستند، بنابراین بررسی مقررات محلی منطقی است. ساختمانهای تجاری معمولاً برای اجزایی مانند کانالهای هوا داخل دیوار به پانلهای ASTM E84 کلاس A نیاز دارند، اما در عرضههای مسکونی ممکن است بسته به نظر بازرس، مواد کلاس C قابل قبول باشند. گواهیهایی مانند UL 723 فقط مدارک کاغذی نیستند؛ بلکه نشان میدهند محصولاتی که در آزمایشگاه کارآمد بودهاند، در شرایط واقعی ساختوساز و تحت سایش عادی نیز عملکرد مناسبی دارند.
رتبههای مقاومت در برابر آتش در اصل نشان میدهند که مواد خاصی مانند تختههای ضد حریق چقدر میتوانند در برابر شعلهها مقاومت کنند بدون اینکه یکپارچگی ساختاری خود را از دست بدهند. این رتبهها معمولاً به صورت فواصل زمانی بیان میشوند، مثلاً ۹۰ دقیقه برای رتبه F90. این اعداد از آزمایشهای آزمایشگاهی مطابق با استانداردهایی مانند ASTM E119 و UL 263 به دست میآیند. در طول این آزمایشها، محققان به مواردی مانند اینکه آیا دیوارها پس از قرار گرفتن در معرض آتش همچنان وزن را تحمل میکنند، میزان انتقال گرما از میان آنها و اینکه آیا شعلهها از حد مجاز نفوذ کردهاند یا خیر، توجه میکنند. وقتی ساختمانها از مواد با رتبهبندی مناسب استفاده میکنند، این مواد در واقع تأثیر بزرگی در هنگام آتشسوزی دارند. آنها به کُند شدن سرعت گسترش آتش کمک میکنند، مقدار گرمای منتقل شده از سازهها را کاهش میدهند و مهمتر از همه، زمان بیشتری را برای خروج ایمن افراد فراهم میکنند. به همین دلیل است که مقررات ساختمانی، رتبههای مشخصی از مقاومت در برابر آتش را برای بخشهای مختلف سازهها در صنایع مختلف الزامی میکنند.
آزمون ASTM E84 گسترش شعله سطحی را ارزیابی کرده و مواد را در سه دسته قرار میدهد:
UL 723 از همان سیستم طبقهبندی پیروی میکند. هرچند که در مناطق پرخطر از مواد کلاس A استفاده میشود، ترکیب نمرههای گسترش شعله با مقاومت ساعتی در برابر آتش، ایمنی جامعی را تضمین میکند.
آزمایشگاههای مستقلی مانند Intertek و Underwriters Laboratories (UL) با آزمونهای سختگیرانه، انطباق با استانداردها را تأیید میکنند. محصولات گواهیشده باید معیارهای دقیقی در زمینه گسترش شعله، توسعه دود و عملکرد ساختاری را برآورده کنند. بازرسیهای مستمر کارخانه و آزمایش دستهای، اطمینان حاکمیت مداوم بر رعایت مقرراتی مانند کد ساختمانی بینالمللی (IBC) و NFPA 80 را فراهم میکنند.
در مورد ایمنی در برابر آتش، صرفاً رعایت حداقلهای کد کافی نیست، زیرا آتشسوزیهای واقعی معمولاً بسیار وخیمتر از آزمایشهای آزمایشگاهی هستند. بر اساس تحقیقات منتشر شده توسط UL در سال ۲۰۲۳، ورق گچی که دارای رتبهبندی یک ساعته است، در شرایطی که آتش در چند اتاق گسترش مییابد، تقریباً ۱۸ درصد زودتر از شرایط کنترلشده فرو میریزد. به همین دلیل بسیاری از متخصصان ساختمان امروزه موادی را انتخاب میکنند که رتبه آتش آنها ۲۰ تا ۳۰ درصد بالاتر از حداقل الزامات مقررات است. آنها میدانند که متغیرهای پیچیدهای مانند نحوه حرکت هوا در فضا یا نوع مواد قابل اشتعال موجود در محیط وجود دارند.
تابلوهای مقاوم در برابر آتش به عنوان مانعهای ویژه عمل میکنند که سرعت گسترش شعلهها را کاهش داده و انتقال حرارت از طریق مواد را در هنگام آتشسوزی محدود میکنند. این تابلوها به روشهای جالبی کار میکنند و لایههای محافظتی را از طریق فرآیندهایی مانند ایجاد یک پوشش کربنی کفی یا انبساط مواد معدنی درون خود تشکیل میدهند. این عایقبندی میتواند دمای سطحی را حدود ۳۰۰ درجه فارنهایت نسبت به مناطق بدون محافظ کاهش دهد. هنگامی که این تابلوها به درستی نصب شوند، آتش را در بخشهای مشخصی از ساختمان محصور میکنند. این محدودیت، مقدار اکسیژن موجود برای ادامه آتش را کاهش داده و از وقوع پدیده فلاشفور جلوگیری میکند. فلاشفور زمانی رخ میدهد که تمام مواد قابل اشتعال به طور ناگهانی و یکجا مشتعل شوند و بر اساس دادههای اخیر از NFPA، این پدیده خطرناک حدود سه چهارم مرگومیرهای ناشی از آتشسوزی در ساختمانها را به خود اختصاص میدهد.
هر دقیقه اضافی در کنترل آتش، موفقیت تخلیه ایمن را حدوداً ۴۰٪ افزایش میدهد. تختههای مقاوم در برابر آتش با حفظ سلامت مسیرهای فرار و محدود کردن تولید دود، به این هدف کمک میکنند. در یک بازسازی بیمارستان در سال ۲۰۲۳، استفاده از تختههای آتشنشانی مبتنی بر گچ، توانست تخلیه کامل را ۱۱ دقیقه سریعتر از سازههایی که از دیوارهای ساده (بدون مقاومت آتش) استفاده کرده بودند، در شبیهسازی آتشسوزی فراهم کند.
آتشسوزی یک انبار در تگزاس در سال ۲۰۲۲، تأثیر نجاتبخش تختههای اکسید منیزیم (MGO) نصبشده در دیوارهای باربر را نشان داد:
| METRIC | عملکرد MGO | دیوارچین ساده |
|---|---|---|
| نفوذ شعله | ۸۲ دقیقه | ۲۳ دقیقه |
| خرابی ساختاری | جلوگیری شد | رخ داد در ۳۴ دقیقه |
| اتمام تخلیه | 100٪ قبل از آتشگیری کامل | 62٪ قبل از آتشگیری کامل |
در 94٪ موارد، آتش به نقطه اصلی خود محدود شد که امکان تخلیه ایمن تمامی 157 نفر ساکن را فراهم کرد و به مقایسه با میانگین صنعتی برای تأسیسات مشابه، خسارت مالی را به میزان 2.3 میلیون دلار کاهش داد.
تخته ضد حریق، که همچنین به عنوان تخته مقاوم در برابر آتش شناخته میشود، مادهای ساختمانی است که برای کند کردن گسترش شعلهها و کاهش انتقال حرارت در هنگام آتشسوزی طراحی شده است.
تختههای ضد حریق از موادی مانند گچ، اکسید منیزیم (MgO)، سیمان و سیلیکات کلسیم ساخته میشوند.
تابلوهای ضد حریق با آزاد کردن بخار آب، ایجاد یک لایه محافظ زغالی و منبسط کردن مواد معدنی برای تشکیل یک سپر مقاوم در برابر حرارت، از آتشسوزی جلوگیری میکنند.
بله، از تابلوهای ضد حریق در ساختمانهای مسکونی و تجاری برای افزایش ایمنی با محافظت از سیستمهای حیاتی و مسیرهای تخلیه استفاده میشود.
تابلوهای ضد حریق زمان مهمی برای تخلیه فراهم میکنند، خسارات را کاهش میدهند و انطباق با استانداردهای ایمنی مانند ASTM E84 را تضمین میکنند.
EN
