A tűzgátló lemez, más néven tűzálló lemez, egy speciális építőanyagként szolgál, amelynek elsődleges célja a lángok terjedésének lassítása, a hőátadás csökkentése az épületszerkezeteken keresztül, valamint az épületek hosszabb ideig tartó állékonyságának biztosítása tűzesetek során. Ezeket a lemezeket nehezen gyulladó anyagokból készítik, mint például gipsz, magnézium-oxid (MgO) vagy akár hagyományos cement. Az épületekben védőrétegként használatosak falak belsejében, mennyezeteken és padlók alatt. Amikor tényleges tűz keletkezik, a lemezek kémiai összetétele működésbe lép a lángok ellen. Az anyagok vízgőzt juttatnak ki, és védő korhadt réteget képeznek, amely akár egytől két óráig is visszatartja a terjedő tüzet, bár ez nagyban függ a lemez vastagságától és sűrűségétől. Ez a plusz idő döntő fontosságú a biztonságos evakuáláshoz, és megakadályozza, hogy az épület fontos szerkezeti elemei összeomoljanak intenzív hőhatásra.
A mai épületek olyan anyagokat igényelnek, amelyek megakadályozzák a tüzet abban, hogy az egész épületen végighullámozzon. A tűzálló lemezek alkotják ezeket a kritikus határoló elemeket a terek között, alapvetően elvágva az oxigénellátást, miközben korlátozzák a hő szabad áramlását. Gondoljon sűrűn beépített városi területekre, ahol a lángok percek alatt átugorhatnak egyik épületről a másikra, ha nem állítják meg őket. Tanulmányok szerint ezek a speciális lemezek körülbelül kétharmaddal csökkentik annak az esélyét, hogy a tűz az épület különböző részeire terjedjen, összehasonlítva a hagyományos gipszkarton megoldásokkal. És van még egy előnyük is – amikor mégis kitör egy tűz, ezek az anyagok segítenek hosszabb ideig állva tartani az épületet. Ez kevesebb javítási költséget jelent később, és lehetővé teszi, hogy a működést sokkal gyorsabban helyreállítsák, mint máskülönben lehetséges lenne.
A tűzálló anyagok beépítésével az építészek teljesítik a biztonsági előírásokat, miközben figyelembe veszik a gyakorlati építési igényeket, így megfelelve a társadalmi és szabályozási elvárások folyamatos változásának.
Tűzálló lemezek akkor működnek a leghatékonyabban, amikor egyszerre három dolog történik: víz szabadul fel, védőréteg alakul ki, és bizonyos adalékanyagok megduzzadnak. Amikor a hőmérséklet körülbelül 300 °C fölé emelkedik, a gipszhez hasonló anyagokban lévő víztartalmú ásványok gőzt kezdenek kibocsátani. Ez a folyamat hőenergiát von el, így lassítja a hőmérséklet-emelkedés sebességét. Ugyanakkor speciális ásványok olyan anyaggá alakulnak, amit korhadéknak (char) nevezünk, és ez hőszigetelőként működik. A korhadék rétege megakadályozza az oxigén átjutását, és részben visszaveri a hőt is. Léteznek olyan termékek is, amelyekhez duzzadó (intumeszcens) anyagot adtak, amely akár harmincszorosára is megnövekedhet, vastag falat képezve így a tűz és a védett szerkezet között. Mindezen hatások együttesen a hőátvitelt valahol negyven és hatvan százalékkal csökkentik azokhoz a hagyományos építőanyagokhoz képest, amelyekkel ma általánosan találkozunk.
A tűzgátló lemezek hatékonysága a endoterm reakciók és a fizikai hőszigetelés összehangolt működésében rejlik. A hidratált vegyületek hőt vonnak el a vízvesztés folyamata során, míg a duzzasztó adalékanyagok meghatározott aktiválási hőmérsékleten védőhabot vagy kerámiaszerű réteget képeznek, ezzel növelve a tűzállóságot.
A nem éghető kötőanyagokból és speciális megerősítő szálakból készült tűzálló lemezek akár hosszú ideig tartó hőhatás esetén is megőrzik szerkezeti állványosságukat. A használt kalciumszilikát viszonylag tiszta anyag, amelynek kristályszerkezete alig változik alakot, mivel a kristályok újrarendeződése miatt minimális a deformáció. Eközben a cementalapú lemezek hajlamot mutatnak a jobb sértetlenségre tüzek során, mivel igen sűrű ásványi szerkezetük megakadályozza, hogy darabok válnak le róluk. Ezek az anyagok hővezetési tényezője 0,5 watt/méter kelvin alatti, ami azt jelenti, hogy a mögöttük lévő felületek elegendően hűsek maradnak ahhoz, hogy elkerüljék a begyulladást. Ez teszi ki az összes különbséget a tűzvédelmi alkalmazásokban, ahol a szerkezeti integritás fenntartása a legfontosabb.
| Anyag | Fő tűzállósági mechanizmus | Maximális hőmérséklet-ellenállás | Szerkezeti állványosság megőrzése 900 °C-on |
|---|---|---|---|
| Magnéziumoxid (MgO) | Sűrű kerámiai képződmény hő hatására | 1200 °C | 85% |
| Gipsz | Endoterm dehidratációs reakció | 300°C | 40% |
| Cementlap | Nagy hőtehetetlenség és alacsony porozitás | 1000 °C | 75% |
| Kalciumsilikát | Kristályos fázisátalakulás | 1100°C | 90% |
A cementalapú lemezek nedves környezetben jól teljesítenek a mineralógiai stabilitás miatt, míg az MGO kiváló hőütés-állósággal rendelkezik. A gipsz költséghatékony megoldást nyújt 30–90 perces tűzállósági besorolás eléréséhez belső, száraz alkalmazásokban.
A építőipar jelenleg főként öt kulcsfontosságú anyagra támaszkodik: magnézium-oxid (MGO) lemezek, gipsztermékek, hagyományos cement, kalciumszilikát panelek és szálerősítésű cement kompozitok. A magnézium-oxid lemezek magnézium-oxidot kevernek különböző erősítő szálakkal. Kiválóan ellenállnak a nedvességnek és a penésznek, így ideális választások olyan helyeken, ahol a páratartalom problémát jelent. A gipszkarton másképp működik, mivel vízmolekulákat tartalmaz, amelyek hő hatására gőzzé alakulnak. Ez a tulajdonság tűz esetén segíti a lakóházak védelmét, bár elsősorban hagyományos lakóépületekben használják. A cementlemezek az ütéseket jobban viselik, mint a legtöbb más alternatíva, ezért gyakran olyan területeken alkalmazzák őket, ahol gyakori az ütközés vagy ütődés. A kalciumszilikát több mint 1000 Celsius-fokos hőmérsékletet is kibír, ami megfelel az NFPA 2023 legújabb szabványainak, amelyek sok ipari alkalmazásnál előírások. A szálerősítésű cement a fa-szerű szálakat portlandcementtel kombinálja olyan lemezek létrehozásához, amelyek egyszerre képesek ellenállni a lángoknak és az időjárási károsodásoknak. Ezt az építők különösen hasznosnak találják azokon a területeken, ahol gyakoriak az erdőtüzek.
A nedvességálló oxid (MGO) lemezek gyakran előfordulnak liftaknákban és fürdőszobákban, mivel egyszerűen nem befolyásolja őket a vízkár vagy a penészesedés. Belső falakhoz lakásokban és irodákban a gipszkartonlemezek maradnak népszerű választások, mivel jól összhangba hozhatók a költségvetési korlátokkal és a tűzbiztonsági előírásokkal, általában 1–2 órás tűzvédelmi besorolást nyújtanak. Parkolóstruktúrák és épületkülsők esetében a cementlemezek számos tűzgátló rendszer alapját képezik, kitűnően ellenállva mind a lángoknak, mind a mechanikai hatásoknak. A géptermeinkben és kemenceterületeken a kalcium-szilikát termékek az első választás, mivel akkor is megtartják alakjukat, ha a hőmérséklet veszélyesen magasra emelkedik. És most beszéljünk a rostcement anyagokról tűzvészveszélyes régiókban. Ezek a darabok valódi ígéretet mutattak, a 2023-as UL-tesztek szerint körülbelül 72 százalékkal csökkentve az öngyulladás kockázatát a hagyományos burkolati lehetőségekhez képest.
Az építőanyagok kiválasztásánál nagyon fontos, hogy az anyagok hogyan viselkednek különböző környezetek hatására, és milyen terhelést képesek elviselni. Tengerek menti területeken vagy nagy páratartalmú környezetekben MGO-ra vagy szálerősítésű cementre van szükség, mivel a hagyományos anyagok idővel felbomlanak. Súlyos igénybevételnek kitett feladatoknál, ahol a tömeg is számít, cement- vagy kalciumszilikát lapok használhatók, amelyek akár 3000 PSI nyomást is elbírnak alakváltozás nélkül. A gipszkartonlapok jól alkalmazhatók oda, ahol a megjelenés is számít, mivel jól festhetők és megfelelő felületet biztosítanak a befejező rétegek számára, emellett kielégítik a legtöbb helyen előírt egyórás tűzállósági szabványt. A szabályozások területenként eltérőek, ezért érdemes ellenőrizni a helyi előírásokat. Kereskedelmi épületekben általában ASTM E84 A osztályú panelekre van szükség például a falakon belüli légcsatornákhoz, míg lakóépületek padlásain esetleg elegendő a C osztályú anyag is, attól függően, mit mond az ellenőr. A tanúsítványok, mint az UL 723, szintén nem csupán papírmunka. Ezek azt bizonyítják, hogy ami a laboratóriumi tesztekben működik, az valódi építkezéseken is állja a sarat a normál kopás és igénybevétel mellett.
A tűzállósági osztályozások alapvetően azt jelzik, hogy bizonyos anyagok, például tűzálló lemezek mennyi ideig képesek ellenállni a lángoknak anélkül, hogy elveszítenék szerkezeti integritásukat. Ezeket az értékeket általában időegységekben adják meg, például egy F90-es osztályozás esetén 90 perc. A számok laboratóriumi vizsgálatokból származnak, amelyek során olyan szabványokat követnek, mint az ASTM E119 és az UL 263. A tesztek során a kutatók figyelembe veszik, hogy a falak továbbra is viselik-e a terhelést a hőhatás után, mennyi hő jut át rajtuk, és hogy a lángok áthatolnak-e a megengedettnél nagyobb mértékben. Amikor az épületek megfelelően osztályozott anyagokat használnak, az valódi különbséget jelent tűzesetek során. Segítenek lassítani a tűz terjedését, csökkentik a szerkezeteken átvezetődő hőmennyiséget, és ami a legfontosabb, több időt biztosítanak az emberek számára a biztonságos elmenekülésre. Ezért írják elő az építési előírások az iparágaktól függően különböző épületrészekhez meghatározott tűzállósági osztályozásokat.
Az ASTM E84 vizsgálat a felületi lángterjedést értékeli, és három kategóriába sorolja az anyagokat:
Az UL 723 ugyanezt a besorolási rendszert követi. Míg A osztályú anyagokat követelnek meg nagy kockázatú területeken, a lángterjedési értékek óránkénti tűzállósággal való kombinálása biztosítja a teljes körű biztonságot.
Független laboratóriumok, mint az Intertek és az Underwriters Laboratories (UL), szigorú vizsgálatokon keresztül ellenőrzik a megfelelést. A tanúsított termékeknek szigorú mércét kell teljesíteniük a lángterjedés, a füstfejlődés és a szerkezeti teljesítmény tekintetében. A folyamatos gyári ellenőrzések és tételvizsgálatok biztosítják az International Building Code (IBC) és az NFPA 80 szabályaihoz való folyamatos igazodást.
Csak a kódexekben előírt minimumkövetelmények teljesítése nem elegendő a tűzvédelem terén, mivel a valós tüzek általában sokkal súlyosabbak, mint a laboratóriumi körülmények között végzett tesztek. Az UL 2023-ban közzétett kutatása szerint az egy órás tűzállóságra minősített gipszkarton lemezek majdnem 18 százalékkal gyorsabban hibásodtak meg többszobás lángterjedési tesztek során, mint a kontrollált körülmények között végzett azonos próbák. Ezért oly sok építési szakember dönt úgy manapság, hogy olyan anyagokat választ, amelyek tűzvédelmi besorolása 20–30 százalékkal magasabb a jogszabályok által előírtnál. Ők tudják, hogy számos kiszámíthatatlan tényező létezik, például a térben lévő levegőáramlás vagy a környezetben található éghető anyagok.
A tűzálló lemezek különleges akadályként működnek, lassítva a lángok terjedését és csökkentve a hő átmenetét az anyagokon, amikor valami meggyullad. Ezek a lemezek érdekes módon működnek, például habos szénburok képződésével vagy bennük lévő ásványok duzzadásával alakítanak ki védőréteget. Ez a hőszigetelés akár 300 Fahrenheit-fokkal alacsonyabb felületi hőmérsékletet is eredményezhet a teljesen védetlen területekhez képest. Megfelelő beépítés esetén ezek a lemezek a tüzet egy épület meghatározott szakaszaira korlátozzák. Ez a határhatás csökkenti a tűz táplálásához szükséges oxigén mennyiségét, és megakadályozza a visszacsapások kialakulását. A visszacsapás során minden gyúlékony anyag egyszerre gyullad meg hirtelen, és a NFPA legfrissebb adatai szerint ez a veszélyes jelenség az épületbeli tűzesetek haláleseteinek körülbelül háromnegyedét okozza.
Minden további tűzhatárolási perc körülbelül 40%-kal növeli a biztonságos evakuálás sikerességét. A tűzálló lemezek ezt úgy segítik elő, hogy megőrzik a menekülési utak épségét és korlátozzák a füst képződését. Egy 2023-as kórházfelújítás során a gipszkarton alapú tűzálló lemezek teljes evakuálást tettek lehetővé 11 perccel gyorsabban, mint a nem tűzálló szárazépítési paneleket használó szerkezetek a tűzgyakorlatok során.
A 2022-es texasi raktárkatasztrófa kiemelte a magnézium-oxid (MGO) lemezek életmentő hatását, amelyeket a teherhordó falakba építettek be:
| A metrikus | MGO Teljesítmény | Szabványos szárazfal |
|---|---|---|
| Láng áthatolása | 82 perc | 23 perc |
| Szerkezeti összeomlás | Költséges termelővonal-megszakadásokat | 34 percnél következett be |
| Evakuálás befejeződött | 100% villámlás előtt | 62% villámlás előtt |
A tűz 94%-ban az eredeti pontjához volt korlátozódva, lehetővé téve mind a 157 személy biztonságos evakuálását, és 2,3 millió dollárral csökkentette az anyagi károkat az iparági átlagokhoz képest hasonló létesítményeknél.
A tűzálló lemez, más néven tűzveszélyes ellenálló lemez, olyan építőanyag, amelyet a lángok terjedésének lassítására és a hőátadás csökkentésére terveztek tűzesetek során.
A tűzálló lemezek gipszből, magnézium-oxid (MgO), cementből és kalcium-szilikátból készülnek.
A tűzálló lemezek vízgőzt bocsátanak ki, védőfeketét képeznek, és ásványokat duzzasztanak, hogy hőálló pajzsot hozzanak létre.
Igen, tűzgátló lemezeket használnak lakó- és kereskedelmi épületekben is a biztonság növelése érdekében, hogy védjék az életfontosságú rendszereket és menekülési útvonalakat.
A tűzgátló lemezek kritikus időt biztosítanak az evakuálásra, csökkentik a károkat, és biztosítják a biztonsági szabványoknak való megfelelést, például az ASTM E84-nek.
EN
