แผ่นกันไฟ หรือที่เรียกกันอีกอย่างว่า แผ่นทนไฟ เป็นวัสดุก่อสร้างพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อช่วยชะลอการลุกลามของเปลวไฟ ลดการถ่ายเทความร้อนผ่านโครงสร้างอาคาร และช่วยให้อาคารยังคงตั้งอยู่ได้นานขึ้นในระหว่างเกิดเพลิงไหม้ แผ่นเหล่านี้ผลิตจากวัสดุที่ไม่ติดไฟง่าย เช่น ยิปซัม แมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) หรือแม้แต่ปูนซีเมนต์ธรรมดา โดยติดตั้งไว้ทั่วทั้งอาคารเป็นชั้นป้องกันภายในผนัง บนเพดาน และใต้พื้น เมื่อเกิดเพลิงไหม้จริง สารเคมีในแผ่นจะเริ่มทำงานต้านทานเปลวไฟ โดยวัสดุจะปล่อยไอน้ำและสร้างชั้นคาร์บอนป้องกัน ซึ่งสามารถกั้นการลุกลามของไฟได้นานตั้งแต่หนึ่งถึงสองชั่วโมง ขึ้นอยู่กับความหนาและความหนาแน่นของแผ่นนั้นๆ เวลาที่เพิ่มขึ้นมานี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการช่วยให้ผู้คนอพยพออกมาอย่างปลอดภัย และป้องกันไม่ให้ส่วนสำคัญของอาคารพังทลายลงเมื่อเผชิญกับความร้อนจัด
อาคารในปัจจุบันต้องใช้วัสดุที่สามารถควบคุมไฟไว้ได้ก่อนที่จะลุกลามไปทั่วทั้งโครงสร้าง แผ่นกันไฟทำหน้าที่เป็นสิ่งกีดขวางที่สำคัญระหว่างพื้นที่ต่าง ๆ โดยพื้นฐานแล้วจะช่วยตัดออกซิเจนไม่ให้เข้าสู่จุดเกิดเพลิง และจำกัดการถ่ายเทความร้อนไม่ให้แพร่กระจายอย่างอิสระ ลองนึกถึงพื้นที่ในเมืองที่มีสิ่งปลูกสร้างหนาแน่น ซึ่งเปลวเพลิงสามารถลุกลามจากตึกหนึ่งไปยังอีกตึกหนึ่งภายในไม่กี่นาทีหากไม่มีการหยุดยั้ง งานวิจัยระบุว่า แผ่นพิเศษเหล่านี้ช่วยลดโอกาสการลุกลามของไฟไปยังส่วนต่าง ๆ ของโครงสร้างลงประมาณสองในสาม เมื่อเทียบกับแผ่นยิปซัมธรรมดา นอกจากนี้ยังมีประโยชน์อีกอย่างหนึ่ง คือ เมื่อเกิดเพลิงไหม้ วัสดุเหล่านี้ช่วยให้อาคารยังคงตั้งอยู่ได้นานขึ้น หมายความว่าจะใช้เงินในการซ่อมแซมน้อยลง และสามารถกลับมาดำเนินการได้เร็วกว่าที่ควรจะเป็น
ด้วยการนำวัสดุทนไฟมาใช้ร่วมด้วย สถาปนิกสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย ขณะเดียวกันก็ตอบสนองความต้องการในการก่อสร้างที่เกิดขึ้นจริง ซึ่งสอดคล้องกับความคาดหวังที่เปลี่ยนแปลงไปของสังคมและหน่วยงานกำกับดูแล
แผ่นกันไฟทำงานต้านทานไฟได้ส่วนใหญ่เนื่องจากสามปัจจัยที่เกิดขึ้นพร้อมกัน คือ การปลดปล่อยน้ำ การเกิดชั้นคาร์บอนป้องกัน และสารเติมแต่งบางชนิดที่ขยายตัว เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเกินประมาณ 300 องศาเซลเซียส แร่ธาตุที่มีน้ำอยู่ภายในวัสดุ เช่น ยิปซั่ม จะเริ่มปล่อยไอน้ำออกมา กระบวนการนี้จะดูดซับพลังงานความร้อนและทำให้การเพิ่มอุณหภูมิช้าลง ในเวลาเดียวกัน แร่ธาตุพิเศษจะเปลี่ยนตัวเองกลายเป็นสิ่งที่เรียกว่า 'ชาร์' (char) ซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อน ชั้นชาร์นี้จะป้องกันไม่ให้ออกซิเจนผ่านเข้าไปได้ และยังช่วยสะท้อนความร้อนบางส่วนกลับออกไปด้วย นอกจากนี้ ยังมีผลิตภัณฑ์บางชนิดที่มีการเติมสารที่เรียกว่า อินทูเมสเซนต์ (intumescent) ซึ่งสามารถพองตัวได้มากถึงสามสิบเท่าของขนาดเดิม สร้างกำแพงหนาแน่นระหว่างเปลวไฟกับสิ่งที่ต้องการปกป้อง ผลร่วมกันของกลไกเหล่านี้ช่วยลดการถ่ายเทความร้อนผ่านวัสดุลงได้ราวสี่สิบถึงหกสิบเปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับวัสดุก่อสร้างทั่วไปที่ใช้กันในปัจจุบัน
ประสิทธิภาพของแผ่นกันไฟขึ้นอยู่กับการทำงานร่วมกันของปฏิกิริยาดูดความร้อนและฉนวนกันความร้อนเชิงกายภาพ สารประกอบที่มีน้ำผลึกจะดูดซับความร้อนผ่านกระบวนการถ่ายน้ำ ส่วนสารเติมแต่งแบบพองตัวจะสร้างโฟมป้องกันหรือชั้นคล้ายเซรามิกที่อุณหภูมิการกระตุ้นเฉพาะ ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการทนไฟ
แผ่นกันไฟที่ผลิตจากสารยึดเกาะที่ไม่ติดไฟและเส้นใยเสริมพิเศษสามารถคงความแข็งแรงทางโครงสร้างได้แม้จะถูกความร้อนเป็นเวลานาน ซิลิเกตของแคลเซียมที่ใช้มีความบริสุทธิ์ค่อนข้างสูง จึงไม่ค่อยเปลี่ยนรูปร่างเนื่องจากการจัดเรียงผลึกของมัน ในขณะเดียวกัน แผ่นที่ใช้ปูนซีเมนต์เป็นฐานมักคงสภาพได้ดีในช่วงเกิดเพลิงไหม้ เนื่องจากมีโครงสร้างแร่ที่แน่นหนา ช่วยป้องกันไม่ให้ชิ้นส่วนแตกหักออก สื่อเหล่านี้นำความร้อนในอัตราต่ำกว่า 0.5 วัตต์ต่อเมตรเคลวิน หมายความว่าพื้นผิวด้านหลังยังคงเย็นพอที่จะไม่ลุกติดไฟ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการป้องกันไฟไหม้ โดยเฉพาะในแอปพลิเคชันที่การคงความสมบูรณ์ของโครงสร้างมีความสำคัญที่สุด
| วัสดุ | กลไกการทนไฟหลัก | อุณหภูมิสูงสุดที่ทนได้ | การคงโครงสร้างที่อุณหภูมิ 900°C |
|---|---|---|---|
| แมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) | การเกิดเซรามิกที่มีความหนาแน่นภายใต้ความร้อน | 1200°C | 85% |
| กีเซียม | ปฏิกิริยาการถ่ายน้ำแบบดูดความร้อน | 300°C | 40% |
| แผ่นซีเมนต์ | มวลความร้อนสูงและรูพรุนต่ำ | 1000°C | 75% |
| แคลเซียมซิลิเกต | การเปลี่ยนแปลงเฟสของผลึก | 1100°C | 90% |
แผ่นชนิดปูนซีเมนต์มีประสิทธิภาพดีในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นเนื่องจากมีเสถียรภาพทางแร่วิทยา ในขณะที่ MGO มีความต้านทานต่อการกระแทกจากความร้อนได้ดีเยี่ยม ยิปซัมยังคงเป็นทางเลือกที่คุ้มค่าสำหรับการบรรลุมาตรฐานทนไฟ 30–90 นาทีในงานใช้งานภายในที่แห้ง
อุตสาหกรรมการก่อสร้างในปัจจุบันขึ้นอยู่กับวัสดุหลักห้าชนิด ได้แก่ แผ่นแมกนีเซียมออกไซด์ (MGO) ผลิตภัณฑ์ยิปซั่ม ซีเมนต์แบบดั้งเดิม แผ่นซิลิเกตของแคลเซียม และคอมโพสิตไฟเบอร์ซีเมนต์ แผ่นแมกนีเซียมออกไซด์ผสมแมกนีเซียมออกไซด์กับเส้นใยเสริมแรงต่างๆ โดยมีคุณสมบัติต้านทานความชื้นและเชื้อราได้ดีมาก ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในพื้นที่ที่มีปัญหาความชื้น ขณะที่บอร์ดยิปซั่มทำงานต่างออกไป เพราะมีโมเลกุลของน้ำอยู่ภายใน ซึ่งเมื่อสัมผัสกับความร้อนจะเปลี่ยนเป็นไอน้ำ คุณสมบัตินี้ช่วยปกป้องบ้านจากการเกิดเพลิงไหม้ แม้ว่าจะนิยมใช้ในอาคารที่อยู่อาศัยทั่วไปเป็นหลัก แผ่นซีเมนต์ทนต่อแรงกระแทกได้ดีกว่าวัสดุทางเลือกส่วนใหญ่ จึงมักถูกนำไปใช้ในพื้นที่ที่มีการกระทบกระเทือนบ่อยครั้ง ซิลิเกตของแคลเซียมสามารถทนอุณหภูมิได้เกิน 1,000 องศาเซลเซียส ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐาน NFPA 2023 ฉบับล่าสุดที่กำหนดไว้สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมหลายประเภท ไฟเบอร์ซีเมนต์ผสมเส้นใยที่คล้ายไม้เข้ากับปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์ เพื่อผลิตแผ่นที่สามารถต้านทานทั้งเปลวเพลิงและความเสียหายจากสภาพอากาศได้พร้อมกัน ผู้รับเหมาก่อสร้างพบว่าวัสดุนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อไฟป่าบ่อยครั้ง
แผ่น MGO (Moisture Guard Oxide) ถูกใช้อย่างแพร่หลายในช่องลิฟต์และห้องน้ำ เนื่องจากไม่ได้รับผลกระทบจากความเสียหายจากน้ำหรือปัญหาเชื้อรา สำหรับผนังภายในอพาร์ตเมนต์และพื้นที่สำนักงาน แผ่นยิปซัมยังคงเป็นตัวเลือกยอดนิยม เนื่องจากให้สมดุลที่ดีระหว่างข้อจำกัดด้านงบประมาณและความต้องการด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัย โดยทั่วไปสามารถทนไฟได้นาน 1 ถึง 2 ชั่วโมง ส่วนโครงสร้างที่จอดรถและผนังด้านนอกอาคาร มักใช้แผ่นซีเมนต์บอร์ดเป็นแกนหลักของระบบกันไฟจำนวนมาก เพราะสามารถต้านทานเปลวเพลิงและแรงกระแทกทางกายภาพได้ดี ห้องเครื่องกลและพื้นที่เตาเผามักเลือกใช้ผลิตภัณฑ์แคลเซียมซิลิเกต ซึ่งยังคงโครงสร้าง intact แม้อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างอันตราย และมาพูดถึงวัสดุไฟเบอร์ซีเมนต์ในพื้นที่ที่เสี่ยงต่อไฟป่า วัสดุเหล่านี้แสดงศักยภาพที่ชัดเจน โดยลดความเสี่ยงการลุกไหม้ลงได้ประมาณ 72 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับวัสดุกรุด้านข้างทั่วไป ตามผลการทดสอบล่าสุดจาก UL ในปี 2023
เมื่อเลือกวัสดุก่อสร้าง สิ่งสำคัญคือวัสดุนั้นจะต้องทนต่อสภาพแวดล้อมต่างๆ ได้ดีเพียงใด และสามารถรองรับแรงกดหรือความเครียดในรูปแบบต่างๆ ได้อย่างไร ในพื้นที่ชายฝั่งหรือพื้นที่ที่มีความชื้นสูง ควรใช้วัสดุประเภท MGO หรือไฟเบอร์ซีเมนต์ เนื่องจากวัสดุทั่วไปมักเสื่อมสภาพตามกาลเวลา หากเป็นงานหนักที่ต้องคำนึงถึงน้ำหนัก แผ่นซีเมนต์หรือแผ่นซิลิเกตของแคลเซียมสามารถรองรับแรงอัดได้ประมาณ 3,000 PSI โดยไม่บิดงอ สำหรับแผ่นยิปซั่มนั้นเหมาะกับงานที่ต้องการความสวยงาม เพราะทาสีได้ดีและรักษารูปลักษณ์ผิวสัมผัสได้ดี รวมทั้งยังเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยจากไฟไหม้ระยะเวลา 1 ชั่วโมง ซึ่งเป็นข้อกำหนดทั่วไปในหลายพื้นที่ มาตรฐานอาจแตกต่างกันไปในแต่ละพื้นที่ ดังนั้นควรตรวจสอบกฎระเบียบในท้องถิ่นเสมอ อาคารเชิงพาณิชย์มักต้องใช้แผ่นตามมาตรฐาน ASTM E84 Class A สำหรับส่วนต่างๆ เช่น ท่ออากาศภายในผนัง ขณะที่ใต้หลังคาบ้านพักอาศัยอาจใช้วัสดุ Class C ได้ ขึ้นอยู่กับดุลยพินิจของเจ้าหน้าที่ตรวจสอบ ใบรับรองต่างๆ เช่น UL 723 ไม่ใช่เพียงแค่เอกสารทางกระดาษเท่านั้น แต่ยังแสดงให้เห็นว่าวัสดุที่ผ่านการทดสอบในห้องปฏิบัติการนั้นสามารถใช้งานได้จริงภายใต้สภาวะการใช้งานปกติในโครงการก่อสร้าง
ค่าความต้านทานไฟไหม้โดยพื้นฐานจะบ่งบอกถึงระยะเวลาที่วัสดุบางชนิด เช่น แผ่นกันไฟ สามารถทนต่อเปลวเพลิงได้โดยไม่สูญเสียความแข็งแรงของโครงสร้าง ค่าเหล่านี้มักจะระบุเป็นช่วงเวลา เช่น 90 นาที สำหรับค่า F90 ตัวเลขดังกล่าวมาจากการทดสอบในห้องปฏิบัติการตามมาตรฐานต่างๆ เช่น ASTM E119 และ UL 263 ระหว่างการทดสอบ ผู้วิจัยจะพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ผนังยังคงรับน้ำหนักได้หลังได้รับความร้อนหรือไม่ ปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทผ่านผนังมีเท่าใด และเปลวเพลิงสามารถลุกลามผ่านออกไปเกินกว่าขีดจำกัดที่ยอมรับได้หรือไม่ เมื่ออาคารใช้วัสดุที่มีค่าความต้านทานไฟไหม้เหมาะสม จะมีบทบาทสำคัญอย่างมากในเหตุเพลิงไหม้ โดยช่วยชะลอการลุกลามของไฟ ลดการถ่ายเทความร้อนผ่านโครงสร้าง และที่สำคัญที่สุดคือให้เวลากับผู้คนในการอพยพออกมาอย่างปลอดภัย นี่จึงเป็นเหตุผลที่ข้อกำหนดด้านอาคารกำหนดให้มีค่าความต้านทานไฟไหม้เฉพาะสำหรับส่วนต่างๆ ของโครงสร้างในอุตสาหกรรมต่างๆ
การทดสอบ ASTM E84 ประเมินการลุกลามของเปลวไฟบนพื้นผิว และจัดวัสดุออกเป็นสามหมวดหมู่:
UL 723 ใช้ระบบการจัดหมวดหมู่เดียวกัน แม้ว่าวัสดุคลาส A จะจำเป็นในพื้นที่เสี่ยงสูง การรวมค่าดัชนีการลุกลามของเปลวไฟกับค่าความต้านทานไฟแบบรายชั่วโมงจะช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยอย่างครอบคลุม
ห้องปฏิบัติการอิสระ เช่น Intertek และ Underwriters Laboratories (UL) ตรวจสอบความสอดคล้องผ่านการทดสอบอย่างเข้มงวด ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการรับรองต้องผ่านเกณฑ์ที่เข้มงวดในด้านการลุกลามของเปลวไฟ การพัฒนาของควัน และสมรรถนะเชิงโครงสร้าง การตรวจสอบโรงงานอย่างต่อเนื่องและการทดสอบตัวอย่างแต่ละชุดจะช่วยรับประกันความสอดคล้องอย่างต่อเนื่องกับข้อกำหนด เช่น International Building Code (IBC) และ NFPA 80
การปฏิบัติตามข้อกำหนดขั้นต่ำของกฎหมายเพียงเท่านั้นยังไม่เพียงพอเมื่อพูดถึงความปลอดภัยจากอัคคีภัย เนื่องจากเหตุเพลิงไหม้จริงมักจะรุนแรงกว่าการทดสอบในห้องปฏิบัติการมาก ตามงานวิจัยที่ตีพิมพ์โดย UL ในปี 2023 แผ่นยิปซัมที่ได้รับการจัดอันดับทนไฟได้หนึ่งชั่วโมง กลับล้มเหลวเร็วกว่าเกือบ 18 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเพลิงลุกลามผ่านหลายห้อง เมื่อเทียบกับการทดสอบภายใต้สภาวะควบคุม นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมผู้เชี่ยวชาญด้านการก่อสร้างจำนวนมากในปัจจุบันจึงเลือกใช้วัสดุที่มีค่าการทนไฟสูงกว่าข้อกำหนดของกฎหมายประมาณ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ เพราะพวกเขารู้ดีว่ามีปัจจัยแปรปรวนมากมาย เช่น การเคลื่อนตัวของอากาศภายในพื้นที่ หรือวัสดุไวไฟที่อาจวางอยู่รอบๆ
แผ่นกันไฟทำหน้าที่เป็นสิ่งกีดขวางพิเศษที่ช่วยชะลอการลุกลามของเปลวเพลิงและลดการถ่ายเทความร้อนผ่านวัสดุเมื่อเกิดเพลิงไหม้ แผ่นเหล่านี้ทำงานในลักษณะที่น่าสนใจ โดยการสร้างชั้นป้องกันผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การสร้างเกราะคาร์บอนฟองหรือการขยายตัวของแร่ธาตุภายในตัวมันเอง ฉนวนกันความร้อนนี้สามารถลดอุณหภูมิพื้นผิวได้ต่ำลงประมาณ 300 องศาฟาเรนไฮต์ เมื่อเทียบกับบริเวณรอบข้างที่ไม่มีการป้องกันใดๆ เมื่อติดตั้งอย่างถูกต้อง แผ่นกันไฟจะช่วยกักเก็บเปลวเพลิงไว้ในส่วนเฉพาะของอาคาร ซึ่งการกักกันนี้จะจำกัดปริมาณออกซิเจนที่เพลิงใช้ในการลุกโชน และป้องกันไม่ให้เกิดปรากฏการณ์แฟลชโอเวอร์ ซึ่งคือเหตุการณ์ที่วัสดุทุกอย่างที่ติดไฟได้จะลุกไหม้พร้อมกันอย่างฉับพลัน และจากข้อมูลล่าสุดของ NFPA ปรากฏการณ์อันตรายนี้เป็นสาเหตุของการเสียชีวิตประมาณสามในสี่ของการเสียชีวิตจากเพลิงไหม้อาคาร
ทุกๆ นาทีเพิ่มเติมในการควบคุมไฟไหม้จะเพิ่มโอกาสในการอพยพอย่างปลอดภัยขึ้นประมาณ 40% บอร์ดกันไฟช่วยในเรื่องนี้โดยรักษาความสมบูรณ์ของเส้นทางอพยพและจำกัดการเกิดควัน ในโครงการปรับปรุงโรงพยาบาลปี 2023 บอร์ดยิปซั่มกันไฟทำให้สามารถอพยพได้เร็วกว่าอาคารที่ใช้ผนังยิปซั่มธรรมดาถึง 11 นาที ในการฝึกซ้อมจำลองเหตุเพลิงไหม้
เหตุเพลิงไหม้โกดังในเท็กซัสปี 2022 แสดงให้เห็นถึงผลกระทบเชิงชีวิตของบอร์ดแมกนีเซียมออกไซด์ (MGO) ที่ติดตั้งในผนังรับน้ำหนัก:
| เมตริก | ประสิทธิภาพของ MGO | ผนังยิปซั่มมาตรฐาน |
|---|---|---|
| การลุกลามของเปลวไฟ | 82 นาที | 23 นาที |
| การพังทลายของโครงสร้าง | ป้องกัน | เกิดขึ้นที่ 34 นาที |
| การอพยพเสร็จสมบูรณ์ | 100% ก่อนเกิดการลุกลามของไฟ | 62% ก่อนเกิดการลุกลามของไฟ |
ใน 94% ของกรณี ไฟได้ถูกควบคุมไว้ที่จุดต้นเพลิง ทำให้ผู้ occupants ทั้ง 157 คนสามารถอพยพได้อย่างปลอดภัย และลดความเสียหายของทรัพย์สินลงได้ 2.3 ล้านดอลลาร์ เมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยของอุตสาหกรรมสำหรับสถานที่คล้ายกัน
แผ่นกันไฟ หรือที่เรียกว่าแผ่นทนไฟ เป็นวัสดุก่อสร้างที่ออกแบบมาเพื่อชะลอการลุกลามของเปลวไฟและลดการถ่ายเทความร้อนในระหว่างเกิดเพลิงไหม้
แผ่นกันไฟทำจากวัสดุต่างๆ เช่น ยิปซั่ม แมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) ปูนซีเมนต์ และแคลเซียมซิลิเกต
แผ่นกันไฟช่วยป้องกันไฟโดยการปล่อยไอน้ำ สร้างชั้นคาร์บอนป้องกัน และขยายตัวของแร่ธาตุเพื่อสร้างเกราะกันความร้อน
ใช่ บอร์ดกันไฟถูกใช้ทั้งในอาคารที่พักอาศัยและอาคารเชิงพาณิชย์เพื่อเพิ่มความปลอดภัย โดยการปกป้องระบบสำคัญและเส้นทางอพยพ
บอร์ดกันไฟให้เวลาสำคัญสำหรับการอพยพ ลดความเสียหาย และรับประกันความสอดคล้องตามมาตรฐานความปลอดภัย เช่น ASTM E84
EN
