Palolevy, jota kutsutaan myös palonsuojalevyksi, on erityinen rakennusmateriaali, jonka tarkoituksena on ensisijaisesti hidastaa liekkien leviämistä, vähentää lämmön siirtymistä rakenteiden läpi ja pitää rakennukset pystyssä pidempään palon aikana. Nämä levyt valmistetaan materiaaleista, jotka eivät sytty helposti tuleen, kuten esimerkiksi syyppystä, magnesiumoksidista (MgO) tai jopa tavallisesta sementistä. Niitä asennetaan rakennusten eri kohtiin suojakerroksina seinien sisään, kattoihin ja lattioitten alle. Kun todellinen palo puhkeaa, näiden levyn kemiallinen koostumus alkaa torjua liekkejä. Materiaalit vapauttavat vesihöyryä ja muodostavat suojaavan hiilikerroksen, joka voi estää palon leviämistä yhdestä kahteen tuntiin, vaikka tämä riippuu pitkälti levyn paksuudesta ja tiheydestä. Tämä ylimääräinen aika on ratkaisevan tärkeää ihmisten turvalliselle evakuoinnille ja estää tärkeiden rakennuksen osien romahtamisen voimakkaassa kuumuudessa.
Nykyään rakennusten tulee käyttää materiaaleja, jotka voivat rajoittaa tulipaloja ennen kuin ne leviävät koko rakenteen läpi. Palonsuojalevyt muodostavat näitä kriittisiä esteitä tilojen välillä, periaatteessa katkaisemalla happea ja estämällä lämmön vapaata liikkumista. Ajattele tiheään rakennettuja kaupunkialueita, joissa liekit voivat hypätä rakennuksesta toiseen minuuteissa, jos niitä ei pysäytetä. Tutkimukset osoittavat, että nämä erikoisleveyt vähentävät palon leviämisen mahdollisuutta rakenteen eri osien välillä noin kaksi kolmasosaa verrattuna tavallisiin kipsilevyihin. Ja tässä on vielä yksi etu: kun palo kerran syttyy, nämä materiaalit auttavat pitämään rakennusta pystyssä pidempään. Tämä tarkoittaa vähemmän korjauskustannuksia myöhemmin ja toimintojen nopeampaa palauttamista entiselleen.
Integroimalla palonsuojamateriaaleja arkkitehdit noudattavat turvallisuusmääräyksiä ja samalla vastaavat käytännön rakennustarpeisiin, minkä lisäksi ne täyttävät yhä tiukenevat yhteiskunnalliset ja säädökselliset odotukset.
Palonsuojalevyt toimivat tulkea vastaan pääasiassa kolmen samanaikaisen ilmiön ansiosta: vesi vapautuu, muodostuu suojaava hiilikerros ja tietyt lisäaineet laajenevat. Kun lämpötila nousee noin 300 asteen Celsius-asteen yli, kipsiin sisältyvät vesihöyryä sisältävät mineraalit alkavat vapauttaa höyryä. Tämä prosessi sitoo lämpöenergiaa ja hidastaa lämpenemistä. Samalla erityiset mineraalit muuttuvat niin sanotuksi hiileksi, joka toimii eristeenä. Tämä hiilikerros estää happea pääsemästä läpi ja heijastaa takaisin osan lämmöstä. On olemassa myös tuotteita, joihin on lisätty ns. paisuvia aineita, jotka voivat laajentua jopa kolmekymmentä kertaa alkuperäiseen tilavuuteensa verrattuna, luoden näin paksun seinämän palon ja suojattavan kohteen väliin. Kaikki nämä yhdessä vaikuttavat ilmiöt vähentävät materiaalin läpäisevää lämpövirtaa neljäntoista ja kuusikymmentä prosenttia verrattuna tavallisiin rakennusmateriaaleihin, joita yleisesti käytetään nykyään.
Palolevyjen tehokkuus perustuu endotermaisten reaktioiden ja fysikaalisen eristämisen yhteisvaikutukseen. Vesiyhdisteet sitovat lämpöä dehydraation kautta, kun taas laajenevat lisäaineet tuottavat suojapeitteitä tai keramiikkamaisia kerroksia tietyillä aktivaatiolämpötiloilla, mikä parantaa palonsuojaa.
Palolevyt, jotka on valmistettu palamattomilla sidonnoilla ja erikoisvahvistekuiduilla, voivat todella säilyttää rakenteellisen vakautensa pitkän aikaa lämmön vaikutuksen alaisina. Käytetty kalsiumsilikaatti on varsin puhdasta ainetta, joka ei juuri muuta muotoaan sen kristallirakenteen vuoksi, joka järjestäytyy uudelleen. Sementtipohjaiset levyt puolestaan pysyvät yleensä paremmin ehjoinä tulipaloissa tiukan mineraalirakenteensa ansiosta, joka estää palojen irtoamisen. Näiden materiaalien lämmönjohtavuus on alle 0,5 wattiä metri-kelvinia kohti, mikä tarkoittaa, että niiden takana olevat pinnat pysyvät riittävän viileinä syttymättä tuleen. Tässä on kaikki ero palosuojauksen sovelluksissa, joissa rakenteellisen eheyden ylläpitäminen on tärkeintä.
| Materiaali | Tärkein palonkestävyyden mekanismi | Huippulämpötilan kestävyys | Rakenteellinen säilyttäminen 900 °C:ssa |
|---|---|---|---|
| Magneesiumhappo (MgO) | Tiheä keramiikan muodostuminen lämmön vaikutuksesta | 1200°C | 85% |
| Kalkki | Endoterminen dehydraatioreaktio | 300°C | 40% |
| Sidottu betonilauta | Suuri lämpökapasiteetti ja alhainen huokoisuus | 1000 °C | 75% |
| Kalsiumsilikaatti | Kiteisen vaiheen muutos | 1100°C | 90% |
Sementtipohjaiset levyt toimivat hyvin kosteissa ympäristöissä mineraalisten stabiilien ansiosta, kun taas MGO tarjoaa erinomaisen lämpöshokkikestävyyden. Gipsi on edullinen ratkaisu 30–90 minuutin paloluokituksen saavuttamiseksi sisätilojen kuiviin sovelluksiin.
Rakennusteollisuus perustuu nykyään pääasiassa viiteen keskeiseen materiaaliin: magnesiumoksidilevyihin (MGO), kipsituotteisiin, perinteiseen sementtiin, kalsiumsilikaattilevyihin ja kuitusementtikomposiitteihin. Magnesiumoksidilevyt sekoittavat magnesiumoksidia erilaisiin vahvistekuituihin. Ne kestävät kosteutta ja homea erittäin hyvin, mikä tekee niistä erinomaisia vaihtoehtoja kosteissa tiloissa. Kipsilevyt toimivat eri tavalla, koska ne sisältävät vesimolekyylejä, jotka muuttuvat höyryksi lämmön vaikutuksesta. Tämä ominaisuus auttaa suojaamaan taloja tulipaloissa, vaikka niitä käytetään pääasiassa tavallisissa asuinkohteissa. Sementtilevyt kestävät iskujäristyksiä paremmin kuin useimmat muut vaihtoehdot, joten niitä käytetään usein paikoissa, joissa törmäyksiä esiintyy paljon. Kalsiumsilikaatti kestää yli 1 000 asteen lämpötiloja, mikä täyttää monien teollisten sovellusten kannalta tärkeät uusimmat NFPA 2023 -standardit. Kuitusementti yhdistää puumaisia kuituja Portland-sementtiin luodakseen levyjä, jotka samanaikaisesti vastustavat sekä liekkejä että sääolojen aiheuttamaa vahinkoa. Rakentajat pitävät tätä erityisen hyödyllisenä alueilla, joissa metsäpalot ovat yleisiä.
Kosteuskestävät MGO (MgO) -levyt näkyvät kaikkialla hissikaivoissa ja kylpyhuoneissa, koska ne eivät reagoi vahingoittumiseen kosteuden tai homeen vuoksi. Asuntojen ja toimistotilojen sisäseinien osalta kipsilevyt ovat edelleen suosittuja vaihtoehtoja, koska ne tarjoavat hyvän tasapainon budjettirajoitusten ja paloturvallisuusvaatimusten välillä, tyypillisesti 1–2 tunnin palonsuojauksen. Parkkipaikoille ja rakennusten ulkoseiniin sementtilevyt muodostavat monien paloluokiteltujen järjestelmien ytimen kestäen hyvin sekä liekkejä että fyysisiä iskuja. Laitteistohuoneet ja uunialueet suosivat yleensä kalsiumsilikaattituotteita, jotka säilyttävät rakenteensa jopa silloin, kun lämpötilat nousevat vaarallisesti korkeiksi. Puhutaanpa sitten viidakkomateriaaleista tulipalonalttiilla alueilla. Nämä materiaalit ovat osoittaneet todellista lupaavuutta, vähentäen syttymisriskiä noin 72 prosenttia verrattuna tavallisiin ulkoseinävaihtoehtoihin, kuten UL:n vuoden 2023 testit osoittavat.
Rakennusmateriaalien valinnassa on tärkeää, miten ne kestävät erilaisia ympäristöolosuhteita ja minkälaisia rasituksia niiden täytyy kestää. Rannikkoalueilla tai kosteissa olosuhteissa MGO- tai kuitusementtilevyt ovat suositeltavia, koska tavalliset materiaalit usein hajoavat ajan myötä. Painon siedossa vaativissa töissä sementti- tai kalsiumsilikaattilevyt kestävät painetta noin 3 000 PSI ilman taipumista. Gypsylevyt soveltuvat hyvin silloin, kun ulkonäkö on tärkeää, koska ne maalautuvat hyvin ja pitävät pintakäsittelyjä, lisäksi ne täyttävät useimmissa paikoissa vaaditut 1 tunnin paloturvallisuusstandardit. Rakennusmääräykset vaihtelevat alueittain, joten paikallisten säädösten tarkistaminen on järkevää. Kaupallisissa rakennuksissa ilmanpoistokanaviin tarvitaan tyypillisesti ASTM E84 luokan A levyjä, mutta asuinrakennusten ullakoilla voidaan käyttää luokan C materiaaleja riippuen siitä, mitä tarkastaja katsoo hyväksyttäväksi. Myöskään sertifiointi kuten UL 723 ei ole vain paperityötä. Se osoittaa, että laboratoriotesteissä toimiva toimii myös tavallisessa käytössä todellisissa rakennushankkeissa.
Palonkestävyysluokitukset kertovat periaatteessa, kuinka kauan tietyt materiaalit, kuten palolevyt, kestävät liekkejä menettämättä rakenteellista eheyttään. Näitä luokituksia annetaan yleensä aikavälein, esimerkiksi 90 minuuttia F90-luokitukselle. Numerot perustuvat laboratoriotesteihin, jotka noudattavat standardeja kuten ASTM E119 ja UL 263. Näissä testeissä tutkijat tarkastelevat asioita kuten sitä, pysyvätkö seinät edelleen kantavina altistumisen jälkeen, kuinka paljon lämpöä niiden läpi siirtyy ja onko liekkejä päässyt tunkeutumaan sallittua enemmän. Kun rakennuksiin käytetään asianmukaisesti luokiteltuja materiaaleja, ne vaikuttavat merkittävästi palotilanteissa. Ne auttavat hidastamaan palon leviämistä, vähentävät rakenteiden läpi siirtyvää lämpömäärää ja mikä tärkeintä, antavat ihmisille enemmän aikaa poistua turvallisesti. Siksi rakentamismääräykset edellyttävät tiettyjä palonkestävyysluokituksia rakenteiden eri osille eri aloilla.
ASTM E84 -testi arvioi pintasyttyvyyttä ja luokittelee materiaalit kolmeen eri luokkaan:
UL 723 noudattaa samaa luokitusjärjestelmää. Vaikka vaaravyöhykkeillä edellytetäänkin luokan A materiaaleja, tulensuojauksen kokonaisvaltainen turvaaminen edellyttää sekä syttyvyysluokituksen että tuntikohtaisen palokestävyyden yhdistämistä.
Riippumattomat laboratoriot, kuten Intertek ja Underwriters Laboratories (UL), vahvistavat määräysten noudattamisen tiukkojen testien avulla. Sertifioinnin saaneiden tuotteiden on täytettävä ankarammat vaatimukset liekkien leviämiselle, savun kehittymiselle ja rakenteelliselle suorituskyvylle. Jatkuvat tehdastarkastukset ja eräkohtaiset testit varmistavat johdonmukaisen noudattamisen kansainvälisiin rakennusmääräyksiin (IBC) ja NFPA 80 -standardiin.
Pelkästään sääntöjen vähimmäisvaatimusten noudattaminen ei riitä tulipaloturvallisuuden osalta, koska todelliset palot ovat usein huomattavasti pahempia kuin laboratorio-olosuhteissa simuloidut testit. UL:n vuonna 2023 julkaiseman tutkimuksen mukaan tunnin paloluokituksen saanut kipsilevy kesti lähes 18 prosenttia lyhyemmän aikaa tulien levittyessä useammassa huoneessa verrattuna samoihin kontrolloituihin testeihin. Siksi monet rakennusalan ammattilaiset valitsevat nykyään materiaaleja, joiden paloluokitus on noin 20–30 prosenttia korkeampi kuin mitä säännökset vaativat. He tietävät, että todellisuudessa on lukemattomia muuttuvia tekijöitä, kuten ilman liike tilassa tai ympärillä olevat syttyvät materiaalit.
Tulenvastaiset levyt toimivat erityisinä esteinä, jotka hidastavat liekkien leviämistä ja vähentävät lämmön siirtymistä materiaalien läpi tulipalon sattuessa. Nämä levyt toimivat mielenkiintoisilla tavoilla, muodostaen suojakerroksia esimerkiksi kuplimalla hiilipohjaisen suojakerroksen tai laajenevilla mineraaleilla sisällään. Tämä eristys voi pudottaa pintalämpötiloja noin 300 astetta Fahrenheitia verrattuna suojaamattomiin alueisiin. Oikein asennettuina nämä levyt pitävät tulipaloja tietyissä rakennuksen osissa sisällä. Tämä rajoittaa palolle saatavilla olevan happea ja estää flashover-ilmiön. Flashover on tilanne, jossa kaikki syttyvät materiaalit syttyvät yhtä aikaa äkillisesti, ja NFPA:n viimeisimmän tiedon mukaan tämä vaarallinen ilmiö aiheuttaa noin kolme neljäsosaa kuolemista rakennustulipaloissa.
Jokainen lisäminuutti palonsisällämisessä lisää turvallisen evakuoinnin onnistumista noin 40 %. Paloluokitellut levyt tukevat tätä säilyttämällä poistumisreittien eheyden ja rajoittamalla savun muodostumista. Vuonna 2023 sairaanrakennuksen uusinnassa kipsipohjaiset palolevyt mahdollistivat täyden evakuoinnin 11 minuuttia nopeammin kuin rakenteet, joissa käytettiin ei-luokiteltua kuivaseinämateriaalia simuloiduissa paloharjoituksissa.
Vuonna 2022 Texasissa sattunut varastopalotapaus osoitti magnesiumoksidi (MGO) -levyjen elämää pelastavan vaikutuksen kantaviin seiniin asennettuna:
| Metrinen | MGO:n suorituskyky | Vakiokuivaseinä |
|---|---|---|
| Liekkien tunkeutuminen | 82 minuuttia | 23 minuuttia |
| Rakenteellinen romahtaminen | Estänyt | Tapahtui 34 minuutin kohdalla |
| Evakuoinnin valmistuminen | 100 % ennen syttymistä | 62 % ennen syttymistä |
Tulipalo rajoittui alkuperäiseen kohtaan 94 prosentissa tapauksista, mikä mahdollisti kaikkien 157 henkilön turvallisen evakuoinnin ja vähensi omaisuusvahinkoja 2,3 miljoonalla dollarilla verrattuna samankaltaisten tilojen alan keskiarvoihin.
Palolevy, jota kutsutaan myös tulenkestäväksi levyn, on rakennusmateriaali, jonka tarkoitus on hidastaa liekkien leviämistä ja vähentää lämmön siirtymistä tulipalojen aikana.
Palolevyt valmistetaan materiaaleista, kuten kipsi, magnesiumoksidi (MgO), sementti ja kalsiumsilikaatti.
Palolevyt estävät tulipaloja vapauttamalla vesihöyryä, muodostamalla suojan hiiltymän ja laajenevilla mineraaleilla, jotka luovat lämpöä kestävän suojakerroksen.
Kyllä, tulipalojen estamiseen tarkoitettuja levyjä käytetään sekä asuinkiinteistöissä että toimitaloissa turvallisuuden parantamiseksi suojaamalla elintärkeitä järjestelmiä ja evakuointireittejä.
Tulipalolevyt tarjoavat ratkaisevan ajan evakuointiin, vähentävät vahinkoja ja varmistavat noudattamisen turvallisuusstandardeja kuten ASTM E84.
EN
