เมื่อเราพูดถึงความต้านทานไฟในวัสดุก่อสร้าง สิ่งที่เราหมายถึงจริงๆ คือความสามารถของวัสดุในการป้องกันการลุกลามของไฟ ป้องกันการถ่ายเทความร้อนผ่านตัวมันเอง และยังคงรักษารูปทรงโครงสร้างไว้ได้แม้จะเผชิญกับเปลวไฟ กระดานกันไฟที่ดีที่สุดทำเช่นนี้โดยใช้แกนกลางที่ไม่ติดไฟร่วมกับสารเคมีพิเศษที่ช่วยลดปริมาณออกซิเจนบนพื้นผิว ซึ่งทำให้ไฟดับลงจากการขาดเชื้อเพลิง การศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในปี 2024 ได้ตรวจสอบวัสดุต่างๆ และพบข้อมูลที่น่าสนใจ: กระดานที่ได้รับการจัดอันดับระดับ Class A (ซึ่งมีค่าการลุกลามของเปลวไฟต่ำกว่า 25) สามารถหยุดการลุกลามของไฟได้นานเกือบ 90 นาทีอย่างต่อเนื่อง ประสิทธิภาพในระดับนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในสถานการณ์ฉุกเฉิน เมื่อผู้คนต้องการเวลาในการอพยพออกมาอย่างปลอดภัย
เมตริกหลักสามประการที่กำหนดประสิทธิภาพของกระดานกันไฟ:
ความล้มเหลวในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งอาจทำให้ระยะเวลาการอพยพล่าช้า และเพิ่มค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมหลังเกิดเพลิงไหม้
ค่าความต้านทานไฟสะท้อนระยะเวลาการกักกันภายใต้สภาวะมาตรฐาน:
ข้อมูลจากห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าแผ่นทนไฟชนิด 120 นาทีสามารถทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 1,800°F โดยยังคงรักษากำลังอัดไว้ 85% ของค่าก่อนเกิดเพลิงไหม้ ซึ่งดีขึ้น 42% เมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า
กระดานทนไฟในปัจจุบันจำเป็นต้องมีความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพ การต้นทุน และอายุการใช้งาน แผ่นแมกนีเซียมออกไซด์ หรือแผ่น MGO มีความโดดเด่นเนื่องจากไม่ลุกลามไฟง่ายและสามารถทนต่อแรงกระแทกได้ดีโดยไม่แตกหัก อีกทั้งยังมีน้ำหนักเบาพอที่จะใช้งานได้ดีในอาคารสูงที่น้ำหนักมีความสำคัญ แผ่นยิปซัมมีราคาถูกกว่าและติดตั้งได้ง่าย ทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับโครงการจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม แผ่นเหล่านี้มักเสื่อมสภาพเมื่อสัมผัสกับความชื้นเป็นเวลานาน ไฟเบอร์ซีเมนต์สามารถทนต่อความชื้นได้ค่อนข้างดี แต่ไม่สามารถกันความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลิตภัณฑ์แคลเซียมซิลิเกตเองก็มีข้อดีเช่นกัน โดยเฉพาะในการรักษาระดับอุณหภูมิให้คงที่ในส่วนของโครงสร้างที่ไม่ได้สัมผัสกับเปลวไฟหรือแหล่งความร้อนสูงโดยตรง
วัสดุแต่ละชนิดมีการตอบสนองต่อความร้อนที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลอย่างมากต่อการควบคุมไฟไหม้ แคลเซียมซิลิเกตโดดเด่นเนื่องจากนำความร้อนได้ต่ำมากเพียง 0.056 วัตต์/เมตร·เคลวิน หมายความว่าโครงสร้างเหล็กจะคงสภาพสมบูรณ์ได้นานขึ้นมากในช่วงที่เกิดเพลิงไหม้ MGO ตามมาใกล้เคียงโดยมีค่าการนำความร้อนที่ 0.09 วัตต์/เมตร·เคลวิน แต่ไฟเบอร์ซีเมนต์มีค่าถึง 0.25 วัตต์/เมตร·เคลวิน และเน้นความสามารถในการทนต่อแรงกดมากกว่าการกันความร้อน ทำไมแคลเซียมซิลิเกตจึงถูกเลือกใช้บ่อยครั้งในงานเช่น อุปสรรคกันไฟสำหรับระบบปรับอากาศ (HVAC) หรือเปลือกหุ้มช่องลิฟต์ไฟฟ้า? ก็เพราะไม่มีใครอยากให้อาคารถล่มลงมาเมื่อมีควันลอยอยู่ในอากาศใช่ไหม? วัสดุชนิดนี้จึงทำงานได้ดีกว่าวัสดุทางเลือกอื่นๆ ในท้องตลาดเมื่อเผชิญกับอุณหภูมิสุดขั้ว
อะไรทำให้แผ่นกันไฟบางชนิดสามารถคงทนต่อการใช้งานได้ยาวนาน? ความทนทานต่อสิ่งแวดล้อมมีบทบาทสำคัญอย่างมากในเรื่องนี้ วัสดุเช่น แผ่น MGO และซิลิเกตของแคลเซียม มีความแข็งแรงดีต่อปัญหาต่างๆ เช่น การลอกหรือเชื้อรา แม้จะติดตั้งใกล้ชายฝั่งหรือในพื้นที่ที่มีความชื้นสูงอยู่ตลอดเวลา ยกตัวอย่างเช่น ยิปซั่ม – ผู้รับเหมาส่วนใหญ่ทราบดีว่าเมื่อถูกความชื้นสะสมเป็นเวลานาน จะทำให้วัสดุอ่อนแอลงอย่างมาก ผลการทดสอบบางรายการแสดงให้เห็นว่า ยิปซั่มอาจสูญเสียคุณสมบัติในการป้องกันไฟได้ประมาณ 30% เมื่อถูกสัมผัสกับความชื้นสูงต่อเนื่องที่ระดับเกิน 90% เมื่อพิจารณาทางเลือกอื่น เยื่อซีเมนต์ (fiber cement) พิสูจน์แล้วว่ามีความทนทานสูงในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีสารเคมีอยู่บ่อยครั้ง แร่ธาตุในวัสดุชนิดนี้ไม่บิดเบี้ยวง่าย ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับอาคารที่ต้องเผชิญกับการสัมผัสสารเคมีรุนแรงอย่างต่อเนื่องทุกวัน
คณะกรรมการด้านการป้องกันอัคคีภัยที่มีชื่อเสียงจะต้องปฏิบัติตามมาตรฐานสากล เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของผู้ใช้อาคารและโครงสร้างอาคาร หลักเกณฑ์สำคัญได้แก่:
| มาตรฐาน | ภาค | จุดโฟกัสหลัก |
|---|---|---|
| ASTM E119 | อเมริกาเหนือ | ความสามารถในการทนไฟขององค์ประกอบอาคาร (ความสามารถในการรับน้ำหนักภายใต้สภาวะเพลิงไหม้) |
| EN 13501 | ยุโรป | ประเภทการตอบสนองต่อไฟ (A1-F) และระดับควัน/พิษ |
| BS 476 | สหราชอาณาจักร | การลุกลามของไฟและการแพร่กระจายบนพื้นผิว |
มาตรฐานเหล่านี้ได้รับการพัฒนาขึ้นจากการวิจัยด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยมาหลายทศวรรษ โดยประเมินประสิทธิภาพของวัสดุภายใต้อุณหภูมิสูงอย่างรุนแรง ตัวอย่างเช่น ASTM E119 กำหนดให้โครงสร้างสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงกว่า 1,800°F (982°C) โดยไม่พังถล่มลงมาในช่วงเวลาที่กำหนด
การทดสอบตามมาตรฐาน ASTM สองรายการที่สำคัญสำหรับประเมินวัสดุที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันอัคคีภัย:
ในการทดสอบปี 2023 แผ่นแมกนีเซียมออกไซด์ไม่เกิดการลุกไหม้เลยในการทดลอง 200 ครั้งภายใต้มาตรฐาน ASTM E136 แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติความไม่ติดไฟที่โดดเด่น
โครงการเชิงพาณิชย์มักต้องการใบรับรองสองระดับเพื่อความสอดคล้องตามมาตรฐานทั่วโลก:
| ใบรับรอง | มาตรฐานการทดสอบ | เกณฑ์ |
|---|---|---|
| ชั้น A | ASTM E84 | การลุกลามของเปลวไฟ ≤25; ความหนาแน่นของควัน ≤450 |
| A1 | EN 13501 | ไม่ติดไฟ; ไม่มีส่วนร่วมต่อปริมาณเชื้อเพลิงในกองเพลิง |
แผ่นกันไฟที่ผ่านทั้งสองมาตรฐานนี้เหมาะสำหรับสถานที่ขนาดใหญ่ข้ามชาติ เช่น โรงพยาบาลและศูนย์ข้อมูล ผู้ติดตั้งต้องตรวจสอบฉลากการรับรองจากองค์กรภายนอก เช่น Underwriters Laboratories (UL) หรือ Intertek เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของกฎหมายท้องถิ่น
แผ่นกันไฟที่ผลิตจากแมกนีเซียมออกไซด์หรือแคลเซียมซิลิเกตสามารถทนต่อความร้อนสูงมากเกินกว่า 1,000 องศาโดยไม่สูญเสียความสามารถในการรับน้ำหนัก ผนังยิปซัมทั่วไปมักจะพังทลายลงภายในประมาณยี่สิบนาทีเมื่อเผชิญกับเปลวเพลิง แต่แผ่นกันไฟขั้นสูงเหล่านี้มีความทนทานมากกว่า โดยสามารถคงสภาพเดิมได้นานประมาณหนึ่งถึงหนึ่งชั่วโมงครึ่งในระหว่างการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM E119 สิ่งใดที่ทำให้แผ่นเหล่านี้มีความแข็งแกร่งขนาดนี้? ความลับอยู่ที่โมเลกุลของน้ำที่ถูกกักอยู่ภายในแกนกลางของแผ่น เมื่อเผชิญกับความร้อนสูง ความชื้นนี้จะเปลี่ยนเป็นไอน้ำ สร้างชั้นป้องกันที่ชะลอการถ่ายเทความร้อนไปยังโครงสร้างหลักของอาคารอย่างมีนัยสำคัญ คุณสมบัตินี้ทำให้แผ่นดังกล่าวได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในหมู่สถาปนิกที่มองหาโซลูชันการป้องกันไฟไหม้อย่างเชื่อถือได้
แผ่นกันไฟระดับสูงช่วยลดความหนาแน่นของควันได้ 40% เมื่อเทียบกับโครงสร้างเหล็กที่ไม่มีการป้องกัน ตามข้อมูลจาก NFPA 2023 โดยกลไกการลดนี้เกิดขึ้นจากสองประการ:
ผลการวิเคราะห์ความปลอดภัยจากไฟไหม้ในอาคารสูงปี 2023 พบว่า แผ่นกันไฟที่เป็นไปตามมาตรฐาน EN 13501 Class A1 สามารถจำกัดความทึบของควันไว้ต่ำกว่า 20% ซึ่งช่วยเพิ่มทัศนวิสัยในการอพยพได้อย่างมาก
ระหว่างเหตุเพลิงไหม้ในปี 2023 ที่อาคารสำนักงาน 34 ชั้นในดูไบ แผ่นกันไฟที่ได้รับการจัดอันดับ 90 นาที ซึ่งติดตั้งไว้ในช่องลิฟต์และส่วนแกนบริการ:
ผลลัพธ์จริงนี้สนับสนุนงานวิจัยด้านการป้องกันไฟไหม้เชิงโครงสร้าง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการติดตั้งแผ่นกันไฟอย่างถูกต้องสามารถยืดระยะเวลาการอพยพอย่างปลอดภัยได้นานขึ้นถึง 300%
ความต้านทานไฟในวัสดุก่อสร้างมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะช่วยป้องกันไม่ให้ไฟลุกลาม รักษาความแข็งแรงของโครงสร้าง และเพิ่มเวลาในการอพยพอย่างปลอดภัยในภาวะฉุกเฉิน
เกณฑ์ประสิทธิภาพหลัก ได้แก่ ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง การเป็นฉนวน กับการปล่อยควัน เกณฑ์เหล่านี้ช่วยกำหนดว่าวัสดุทนไฟสามารถคงสภาพได้ดีเพียงใดภายใต้สภาวะไฟไหม้
การจัดอันดับ Class A ตามมาตรฐาน ASTM E84 ต้องการดัชนีการลุกลามของเปลวไฟ ≤25 และความหนาแน่นของควัน ≤450 ส่วนการจัดอันดับ A1 ภายใต้มาตรฐาน EN 13501 ระบุวัสดุที่ไม่สามารถเผาไหม้ได้ และไม่มีส่วนช่วยในการเพิ่มปริมาณไฟเลย
วัสดุทั่วไป ได้แก่ แมกนีเซียมออกไซด์ (MGO), ยิปซั่ม, ไฟเบอร์ซีเมนต์ และแคลเซียมซิลิเกต แต่ละชนิดมีคุณสมบัติทนไฟและแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน
การรับรองช่วยให้มั่นใจได้ว่าแผ่นกันไฟสอดคล้องกับมาตรฐานความปลอดภัยระดับโลก ให้การป้องกันไฟอย่างเชื่อถือได้ และเป็นไปตามข้อกำหนดของรหัสอาคาร ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ เช่น โรงพยาบาลและศูนย์ข้อมูล
EN
