ارزیابی پوشش های مقاوم در برابرآتش

مقدمه

حفظ و پایداری دیوارها، ستون‌ها، سطوح و سقف‌ها و سایر قسمت‌های یک ساختمان در شرایط آتش‌سوزی یکی از مهم‌ترین موارد ایمنی سازه‌های مورد اطمینان و محفوظ می‌باشد که تهدیدی برای ساکنین و یا ساختمان‌های اطراف نبوده و محل امن، آسایش و مورد اعتماد است. ضمن اینکه این مساله بسیار حائز اهمیت است که یک وحدت و یکپارچگی برای ارزیابی ایمن‌سازی سازه‌های یکسان و موارد مشابه ایجاد گردیده و معیاری برای یکسان‌سازی میزان ایمنی سازه‌ها وجود داشته باشد. بدین منظور، خواص مقاومت مواد و کاربردشان در سازه‌های مختلف در مقابل حریق، براساس طیفی از استانداردها، در موارد و کاربردهای گسترده‌ و تحت شرایط متفاوت، ارزیابی می‌شود. برای تدوین این استانداردها، آتش با شدت و حدود کنترل‌شده‌ای را در دوره‌های زمانی معینی در معرض مواد ضدحریق قرار می‌دهند. کارایی مواد و اجزاء آن‌ها، براساس مدت زمان مقاومت در برابر آتش و رفتارشان قبل از اولین نقطه بحرانی، مورد مشاهده و ارزیابی قرار می‌گیرد. نتایج گزارش‌شده در هر نوع از آتش، مورد قضاوت قرار گرفته و اعلام می‌شوند. روش‌ها به‌عنوان آزمایش استاندارد حریق نامیده می‌شوند و کارایی‌ها براساس مدت زمان‌هایی (۲ ، ۴ ، … ساعت) که در معرض آتش قرار گرفته و ایستادگی نمایند، ارزیابی می‌شوند. ایمنی ساختمان‌ها در برابر آتش، دو هدف ایمنی جانی و ایمنی مالی را در بردارد. به طور ساده در مورد اهداف ایمنی می‌توان گفت ایمنی جانی با محافظت افراد در برابر دود و ایمنی مالی به وسیله کنترل گرمای ناشی از آتش‌سوزی به دست می‌آید. در مجموع، طراحان برای رسیدن به اهداف ایمنی در برابر آتش می‌توانند از ۵ روش اصلی استفاده نمایند.(زرین قلم ، ۱۳۸۷)

الف) پیشگیری

ب) شبکه‌های هشدار حریق

پ) طراحی مناسب مسیرهای خروج

ت) فضابندی مناسب ساختمان و جلوگیری از گسترش آتش‌سوزی

ث) پیش‌بینی وسایل مناسب دستی و خودکار فرونشانی آتش‌سوزی و شناسایی خطرات شامل ارزیابی سازه وساختمان ، بار اشتعال در نقاط مختلف ساختمان ، طبقه بندی فعالیت های کاری وغیره است.

اهمیت وضرورت پژوهش

در مقررات ایمنی ساختمان‌ها در برابر آتش همیشه یک گروه‌بندی از نظر کاربری ساختمان نیز وجود دارد و سطح الزامات مربوط درهر گروه از ساختمان‌ها بسته به اهمیت آن‌ها متفاوت است. پس از مشخص شدن سطح انتظارات ایمنی در برابر آتش برای یک ساختمان، طراح باید از مصالحی استفاده کند که در برابر آتش از خواص و رفتار مناسبی برخوردار باشند. در آتش سوزی ها مهمترین هدف مفاومت در برابر آتش ومحافظت سازه واستراکچر ساختمان می باشد. بنابراین، ارائه طبقه‌بندی (یا طبقه‌بندی‌هایی) از رفتار و مشخصات مواد و مصالح در برابر آتش برای طراحان و مهندسان ساختمان ضروری است. تقسیم بندی نوع حریق بر اساس منبع سوخت حریق می باشد. تفاوت اصلی در درجه حرارت ایجاد شده در محیط نبوده بلکه در مدت زمان رسیدن درجه حرارت محیط به درجه حرارت بحرانی می باشد. در این پژوهش روش‌های آزمون و طبقه‌بندی مصالح و عناصر ساختمانی از نظر رفتار در برابر آتش که مورد نیاز طراحان ومهندسان می باشد وهمچنین روش‌های مقاوم‌سازی ساختمان در برابر آتش توضیح داده می‌شود.

روش تحقیق

پس از انجام مطالعات اولیه به نظر می رسد چنین فضایی در ایمنی و آتش نشانی بسیار مهم ارزیابی می شودوتحقیق و گردآوری اطلاعات براساس تعاریف چهارچوب کلی طرح شکل می گیرد. از آنجا که اصول ومبانی طراحی از طرز تفکر پایداری نشات می گیرد، در نتیجه سعی شده در ابتدا با بیان تعاریف کلان به زیر شاخه های جزیی تر دست یابیم. روش تحقیق از طریق بررسی کتب ومجلات فارسی ولاتین ، بانک های اطلاعاتی (سایت های اینترنتی) کتابخانه ای ومیدانی می باشد.

پیشینه تحقیق ونمونه پژوهش

به عنوان نمونه موردی در جهان ، میتوان استانداردهای متعدد در این زمینه و آزمایشگاه های مختلف در خصوص مصالح ساختمانی ومقاوم نمودن آنها در مقابل حرارت وآتش سوزی را نام برد. برای ارزیابی رفتار و مشخصات مصالح و اجزای ساختمانی در برابر آتش از آزمون‌های آتش استفاده می‌شود. ضمن اینکه در مقررات ساختمانی و سایر مدارک مصوب نیز برای طبقه‌بندی، محدودسازی کاربرد یا ارزیابی عملکرد مصالح و فرآورده‌های ساختمانی به آزمون‌های استاندارد آتش ارجاع داده می‌شود. بسیاری از کشورها در این زمینه استانداردهای مخصوص خود را دارند. در عین حال، رویکرد اکثر کشورها به سمت پذیرش استانداردهای واحد اروپایی (EN) یا بین‌المللی (ISO) و تدوین استانداردهای ملی مطابق با آنها می‌باشد.

۱ – گسترش آتش‌سوزی در ساختمان

برای درک بهتر ارتباط بین آزمون‌های آتش و پدیده واقعی آتش‌سوزی، لازم است تا رفتار آتش‌ در یک فضای بسته و نحوه گسترش آتش‌سوزی در ساختمان شناخته شود. پس از شروع آتش‌سوزی در یک فضای بسته، به شرطی که مواد سوختنی و اکسیژن به مقدار کافی موجود باشد، مراحل زیر طی می‌شود:

الف)‌ مرحله رشد: ابتدا یک ماده بر اثر حادثه‌ای افروخته شده و شعله‌های کوچکی از آتش ایجاد می‌نماید. این شعله‌های موضعی به تدریج رشد کرده، با بازتابش حرارت موجب سوختن بیشتر ماده مشتعل شوند. با بزرگتر شدن شعله‌ها و افزایش میزان حرارت آزاد شده، دمای سایر مواد قابل اشتعال در نزدیکی شعله‌ها افزایش یافته و به دمای شعله‌وری می‌رسد. به علاوه شعله‌ها می‌توانند بر روی نازک‌کاری‌های قابل اشتعال پیشروی نمایند. به این ترتیب مواد بیشتری دچار آتش‌سوزی شده و باعث رشد آن می‌شوند. در این مرحله گازهای قابل اشتعال تا حدود زیادی فضای داخل اتاق را اشغال می‌نمایند.

ب)‌ اشتعال حالت پایدار: با رسیدن شعله‌های آتش به سقف، گسترش قارچی‌شکل آتش در زیر سقف آغاز می‌شود. در این زمان، حرارت از طریق سقف به تمام فضای بسته تابش نموده، باعث افزایش بیشتر دمای آنها می‌شود. متعاقباً گازهای قابل اشتعال همانند مونواکسید کربن به دمای شعله‌وری رسیده و کل فضای بسته در زمان بسیار کوتاهی دچار آتش‌سوزی می‌گردد. این لحظه بحرانی، نقطه گُرگرفتگی یا فلش اور نامیده می‌شود. پس از مدتی، آتش‌سوزی به شدت نسبتاً ثابتی خواهد رسید که بستگی به عواملی از قبیل ابعاد و شکل هندسی اتاق، دسترسی به مواد سوختنی و میزان تهویه دارد. این مرحله به نام مرحله سوختن حالت پایدار یا اشتعال حالت پایدار نامیده می‌شود.

ج) فروکشی: پس از اینکه بیشتر مواد سوختنی مشتعل شده و مقدار آنها رو به تقلیل رفت، ابعاد حریق شروع به کاهش نموده، در نهایت فروکش خواهد کرد. در شکل شماره ۱، مراحل مذکور نمایش داده شده است. منحنی شکل ۱ اصطلاحاً  منحنی رشد حریق نامیده می‌شود.

نمودار۱

۱-۱ واکنش مواد در برابر آتش

به وسیله این آزمون‌ها میزان مشارکت یک فراورده در گسترش آتش ارزیابی می‌شود. از آزمون‌های مهم واکنش در برابر آتش می‌توان قابلیت افروزش، قابلیت سوختن، پیشروی شعله بر روی فرآورده (نازک‌کاری)، مقدار و شدت رهایش گرما و مقدار دود و گازهای سمی را نام برد. روش‌های آزمون در مراجع مختلف آمده است. نمودار ۲ رابطه بین آزمون‌ها و پدیده آتش به طور کلی نشان داده شده است. (بختیاری وهمکاران مقاله مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در برابر آتش)

نمودار۲

۲-  اقسام حریق

۲ -۱  آتش سلولزی

تقسیم بندی نوع حریق بر اساس منبع سوخت حریق می باشد. تفاوت اصلی در درجه حرارت ایجاد شده در محیط نبوده بلکه در مدت زمان رسیدن درجه حرارت محیط به درجه حرارت می باشد. حریق سلولزی در ساختمان هایی همانند دفتر کار، بیمارستانها، هتل ها، مراکز خرید، مدارس و… بوجود می آید؛ در حالیکه حریق های هیدروکربنی به واسطه مواد شیمیایی و سوخت هایی مانند گاز یا سوخت های مایع در انبارهای مواد شیمیایی، مراکز صنعتی و تاسیسات صنایع نفت و گاز و پتروشیمی ایجاد می شوند. همچنین زیر شاخه سومی از حریق هیدروکربنی وجود دارند که حریق در یک تونل می باشد.

حریق سلولزی از سوختن انواع مواد سلولزی و سوختهای جامد آلی که پایه سلولزی دارند به وجود می آیند . این نوع حریق در مقایسه با حریق هیدروکربنی آرام تر به نقطه توسعه می رسد اما زمان فروکش نمودن این نوع حریق نسبت به حریق هیدروکربنی نیاز به زمان بیشتری دارد. معمولا در آتش سوزی سلولزی تغییرات دما به ۳ بخش رشد، توسعه حریق و دوره فروکش تقسیم می شود. در زمان شروع آتش سوزی حرارت از مرکز آتش شروع و باعث اشتعال مواد دیگر میشود. پس از یک ساعت دمای حریق به ۹۲۰ درجه سانتیگراد می رسد که شیب ملایمی به سمت بالا دارد تا به ۱۰۰۰درجه سانتیگراد برسد.در صورت عدم وجود مواد بیشتر و افزایش گستره حریق، دما ازین پس سقوط کرده و دوباره به ۹۲۰ درجه سانتیگراد افت می نماید. شایان ذکر است که امکان فرو ریختن سازه در دو مرحله توسعه حریق و مرحله فروکش وجود دارد.ویژگی اصلی این حریق رسیدن دما در مدت ۱۰ دقیقه به ۷۰۰ درجه سانتیگراد میباشد که با افزایش زمان به آهستگی در طی ۱۲۰ دقیقه قابلیت افزایش تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد را دارد. (قره ویسکی ، ۱۳۹۲)

 

۲-۲ آتش هیدروکربنی

این حریق ناشی از سوخت های هیدرو کربنی و ترکیبات شیمیایی میباشد که عمدتا“ در صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی رخ میدهد. ویژگی اصلی آن رسیدن دما در مدت کمتر از ۸ دقیقه به ۹۰۰ درجه سانتیگراد است که در طی ۲۰ دقیقه به بالاتر از ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد رسیده و سپس ثابت میماند. در این دما مقاومت فولاد به شدت کاهش پیدا کرده و موجب تخریب سازه میشود. همچنین در مورد مخازن نگهداری ترکیبات هیدروکربنی (در اثر جذب گرما در هنگام حریق) فشار داخلی مخزن به سرعت افزایش می یابد که اگر این فشار بیش از مقاومت مکانیکی مخزن شود می تواند باعث انفجار گردد. نمودار ۳ منحنی استاندارد آتش سلولزی و هیدروکربنی (ماهنامه حریق)

نمودار۳

۳-۱ رفتار سازه فلزی حفاظت نشده در برابر حریق

هنگامی که یک سازه فولادی در مقابل آتش قرار می گیرد به تدریج قابلیت تحمل بار خود را از دست می دهد به نحوی که در دمای ۴۲۷ درجه سانتیگراد مقاومت تحمل بار فولاد ۵۰ درصد و در ۵۵۰ درجه سانتیگراد ۶۰ درصد کاهش می یابد.مطابق استانداردهای اروپایی بایستی در طراحی مخازن و تاسیسات پالایشگاه ها دمای بحرانی ۴۲۷ درجه سانتیگراد و برای قسمتهای

نظیر پایه های نگهداری لوله ها دمای بحرانی ۵۵۰ درجه سانتیگراد در نظر گرفته شود زیرا افزایش دمای یک مخزن بسیار خطرناکتر از افزایش دمای پایه لوله ها است لذا مخزن باید در دمای پایینتر حفظ شود. نمودار ۴  در صورت عدم حفاظت سازه سطح سازه فلزی ظرف مدت ۵ تا ۱۵ دقیقه به دمای ۵۵۰ درجه سانتیگراد خواهد رسید. زمان رسیدن به دمای بحرانی برای ستون به مشخصات W14*193 در منحنی دمای آتش سلولزی ۱۵تا ۱۸ دقیقه واین زمان برای منحنی دمای آتش هیدروکربنی بین ۶ الی ۷ دفیفه می باشد.  (گیلان میکا ، ۱۳۹۳)

نمودار۴

۳-۲ رفتار سازه بتنی حفاظت نشده در برابر حریق

بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی پر مصرف ، مقاوم وپایدار در شرایط جوی مختلف استفاده می گرددولی کاهش مقاومت مکانیکی بتن در اثر افزایش دمااز معضلات رفتار بتن هنگام آتش سوزی می باشد. مقاومت مکانیکی بتون در مقابل افزایش دما پس از دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد به شدت کاهش می یابد و با افزایش دما تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد این مقاومت به ۵۰ درصد مقدار اولیه کاهش می یابد. همچنین بر اثر تبخیر آب تبلور موجود و در اثر ایجاد ترک و خرد شدگی ، دما به داخل بتن منتقل شده و با عث افزایش دما در فولاد های داخلی میگردد و بتون متلاشی خواهد شد و بدین ترتیب سازه بتونی تخریب میگردد. نمودار ۵  اهمیت حفاظت سازه های بتونی به ویژه در مواردی که خطر حریق وجود دارد کاملا مشخص می باشد.

نمودار۵

۳-۳ مقاومت در برابر آتش

توانایی یک فرآورده یا عنصر ساختمانی برای ادامه عملکرد خود و جلوگیری از گسترش آتش‌سوزی از فضای محل وقوع به فضاهای مجاور، با آزمون‌های مقاومت در برابر آتش ارزیابی می‌شود. بنابراین، ‌آزمون مقاومت در برابر آتش به مرحله گسترش یافته حریق مربوط است. واژه‌ مقاومت‌ در برابر آتش لزوماً ارتباط مستقیم با قابلیت اشتعال مواد ندارد، به عنوان مثال مقاومت یک سازه چوبی می‌تواند بالاتر از مقاومت سازه فولادی باشد. برای‌ انجام‌ آزمون‌ مقاومت‌ در برابر آتش‌ اصولاً از سه‌ نوع‌ کوره‌ مختلف‌ استفاده‌ می‌شود:

۱- کوره‌ افقی‌ با ابعاد دهانه‌ حدوداً (m) 3 ´ (m)4 برای‌ اجزای‌ افقی‌(کف‌، سقف‌، تیر و…)،

۲- کوره‌ عمودی‌ با ابعاد تقریباً (m)3´(m)3 برای‌ اجزای‌ قائم‌ (دیوار، تیغه‌، درها و…)،

۳- کوره‌ ستونی‌ به‌ ارتفاع‌ تقریباً (m)3 برای‌ آزمایش‌ ستون. (استاندارد ۸۲۹۹)

۴- دسته بندی تصرفها بر اساس بار محتویات قابل احتراق

برای بکار بستن برخی مقررات این دستورالعمل ، که به منظور حفاظت بناهای دارای بار حریق مشابه تنظیم شده است، تمام تصرفها بر اساس میانگین وزن محتویات قابل احتراق در متر مربع زیر بنای ساختمان ، در چهار گروه به شرح ذیل دسته بندی می شوند .

۱-گروه تصرفهای کم خطر

بناهایی که به مناسبت نوع تصرف ، بار محتویات قابل احتراق در آنها تا ۵۰ کیلوگرم در متر مربع زیربنا باشددارای تصرف کم خطر شناخته میشوند، شامل بناهایی با تصرف مسکونی ، آموزشی /فرهنگی ،  درمانی /مراقبتی ، تجمعی ، اداری/حرفه ای و آن دسته بناهای با تصرف صنعتی و انباری که بار محتویات قابل احتراق در آنها از ۵۰ کیلوگرم در متر مربع کمتر است.

۲-گروه تصرفهای میان خطر

بناهایی که به مناسبت نوع تصرف ، بار محتویات قابل احتراق در آنها تا ۵۰ تا ۱۰۰ کیلوگرم در متر مربع زیربنا باشددارای تصرف میان خطر شناخته میشوند شامل بناهای با تصرف تجاری و آن دسته بناهای با تصرف صنعتی و انباری که دارای چنین باری هستند.

۳-گروه تصرفهای پرخطر

بناهایی که به مناسبت نوع تصرف ، بار محتویات قابل احتراق در آنها تا ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم در متر مربع زیربنا باشددارای تصرف پر خطر شناخته میشوند شامل آن دسته بناهای با تصرف صنعتی و انباری که دارای چنین باری هستند.

۴-گروه تصرفهای بسیار پرخطر

بناهایی که به مناسبت نوع تصرف ، دارای مواد و مصالح بسیار آتش زا ، سمی ، سوزا ، خورنده و انفجاری باشند ، و بناهایی که به مناسبت نوع تصرف ، بار محتویات قابل احتراق در آنها ۱۵۰ کیلوگرم در متر مربع زیربنا و بیشتر باشد ، دارای تصرف بسیار پرخطر شناخته میشوند، شامل تمام بناهای با تصرف مخاطره آمیز وآن دسته بناهای با تصرف صنعتی و انباری که دارای چنین باری هستند.

۵-۱ سیستم های فعال

این سیستمها به هنگام آتش سوزی (حرارت،دود و یا نور ناشی از حریق) فعال میشوند. مانند سیستمهای اعلام حریق یا سیستمهای خودکار اطفای حریق ، این سیستمها بدون شک بسیار موثر می باشند اما به تنهایی برای مقابله با حریق کافی نمی باشند.

۵-۲ سیستم های غیر فعال

در این سیستمها با اعمال پوشش ضد حریق بر روی سازه ، از متلاشی شدن سازه در اثر افزایش دما ممانعت بعمل می آید تا مدت زمان کافی برای رهایی از حریق و همچنین ارائه خدمات آتش نشانی فراهم شود. سیستم غیر فعال برای محافظت از سازه های فلزی و بتونی طراحی و اعمال میشود. با اعمال این سیستم دمای سازه ( در مدت زمان معین) به دمایی که باعث خم شدن و ریزش فولاد یا باعث متلاشی شدن ساختار بتون میشود ، نخواهد رسید. این پوشش ها تا زمانی که در برابر حرارت، حریق و شعله مستقیم آتش نباشند غیر فعال هستند. به هنگام وقوع حریق ، سیستمهای فعال و غیر فعال مکمل یکدیگر میباشند. به صورت کلی سه عامل زیر باید در مورد هر نوع ضد حریق مورد بررسی قرارگیرد:

الف-احتراق پذیری. ب-مقدار گسترش حریق در سطح  ج-مشارکت در انتشار حریق

۵-۲-۱   انواع مواد مقاوم در برابر حریق

در مجموع می توان از سه نوع اصلی مواد مقاوم حریق نام برد )شکل۱)

1. مواد عایق
2. مواد جاذب انرژی
3. پوشش های منبسط شونده (پف کننده)

به طور کلی پوشش های مقاوم در برابر حریق که در تاسیسات ، صنایع و ساختمان ها کاربرد دارند به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: – پوشش های برپایه رزین های آلی متورم شونده[۱]  – پوشش های برپایه مواد نسوز معدنی[۲]  (قره ویسکی ، ۱۳۸۷)

بسیاری از مواد رایج در حقیقت به نوعی با مکانیسم ترکیبی از انواع ۱ و ۲ عمل می نمایند و حاوی مقادیری از هر دو گروه مواد عایق و جاذب انرژی می باشند. پوشش های منبسط کننده تا حدودی مقادیر اندک از انرژی را جذب می نماید. بیشترین مصرف مواد عایق که دارای خواص حرارتی عالی است مربوط به الیاف معدنی همانند پشم سنگ و سنگدانه های منبسط شونده مانند

ورمیکولیت[۳] و پرلیت است. از مواد رایج با مکانیسم جذب انرژی نیز می توان گچ و سیمان پرتلند را نام برد که در حین گرمایش، بخار آب آزاد می نمایند. نوع سوم پوشش ها، پوشش ضدحریق متورم شونده یا حجیم شونده می باشد که به محض رسیدن اولین شعله به سطح آن شروع به تورم می نماید و یک فوم جامد مشکی رنگ با ضخامت تقریبی ۵/۲ سانتیمترایجاد می شود که فوم پف کرده حاوی میلیونها سلول کوچک، بسته و مقاوم در برابر حریق است. فوم بعنوان عایق، تماس شعله با زیر لایه را به تعویق می اندازد و بعنوان یک مانع تأخیرانداز از گرم شدن سریع و احتراق سطح زیرین جلوگیری بعمل می آورد. این فوم عایق تا حدود دو ساعت از رسیدن حرارت به سطح زیرین جلوگیری می نماید و گسترش شعله را به تأخیر می اندازد. در واقع مصالح و موادی که در محیط قرار دارند؛ می توانند با اولین شعله، توسعه حریق را بدنبال داشته باشند، استفاده و اعمال پوشش ضد حریق برروی آن می تواند زمان سوختن چند ثانیه ای را به ساعت تبدیل کند که این خود در شرایط بحران آتش سوزی، یک فرصت حیاتی غیرقابل تصور بشمار می رود.

شکل۱

۵-۳ انتخاب مصالح

روش اصلی برای طبقه بندی واکنش در برابر آتش، روش استاندارد ایران ۸۲۹۹ می­باشد. اصول روش طبقه بندی در گزارش پروژه تعیین الزامات واکنش در برابر آتش برای مصالح در تصرف­ها و فضاهای درمانی و عمومی (برای سازمان مجری) ارائه شده است. آزمون­های اصلی مورد نیاز برای این روش طبقه بندی عبارتند از:  قابلیت افروزش ، قابلیت نسوختن ، عامل مشتعل منفرد (SBI) ،کالریمتری بمبی ، مهم­ترین آزمون مورد نیاز برای این طبقه‌بندی (بخصوص برای طبقات میانی)، آزمون SBI است. (استاندارد ۸۲۹۹ )

۵-۴ روش های مقاوم سازی

میزان مقاومت هر عضو سازه ای مقاوم سازی شده یا میزان ضخامت ماده مورد نیازبرای مقاوم سازی یک عضو دربرابرآتش می بایستی براساس یکی از استانداردهای بین المللی BS 476, UL 263، AS TM E 119 یا EN صورت پذیرد.

دراین خصوص می بایستی نحوه آزمون، نمونه مورد استفاده، کوره و سایرموارد کاملاً مطابق استانداردهای ذکر شده باشدو اداره استاندارد ایران یا یک سازمان استاندارد بین المللی بر انجام آزمون نظارت داشته باشد یا آزمایشگاه مزبور را به تأئید برساند. نحوه مقاوم سازی بر اساس روش های جایگزین این بخش امکان پذیر است.(سایت ۱۲۵)

۵-۴-۱ الزامات واکنش در برابر آتش برای مصالح نازک کاری

مشخصات مصالح نازک کاری در برابر آتش، از نظر ایمنی ساختمان در برابر آتش بسیار مهم است. در صورتی که پیشروی سطحی شعله بر روی نازک‌کاری بالا باشد، می­تواند باعث گسترش حریق به فضاهای مجاور شود. این موضوع نه تنها کنترل و اطفای حریق را دشوار می­سازد، بلکه باعث گسترش بیشتر حریق می­شود.

۵-۴-۲ پوشش­های محافظت کننده در برابر آتش برای سازه فولادی

برای تأمین مقاومت لازم در برابر آتش در ساختمان، دو مورد زیر در طراحی و اجرای ساختمان مورد توجه و رعایت قرار گیرد:

۱- باید از مصالح نازک‌کاری مناسب با خطر کم یا قابل قبول از نظر گسترش آتش‌سوزی استفاده شود. این موضوع به ارتفاع ساختمان، کاربری آن و نوع فضاها بستگی دارد. به عنوان مثال، مصالح نازک‌کاری راه‌های خروج و پله‌ها باید حتماً از نوع ایمن باشد،

۲- مقاومت اجزای سازه‌ای و جداکننده‌ها در برابر آتش باید بر اساس مقررات و متناسب با ارتفاع و کاربری ساختمان (و فضاها) تأمین شود. معمولاً برای اجزای سازه‌ای ساختمان به مقاومت ۱ یا ۲ ساعت در برابر آتش نیاز است (البته می‌تواند بسته به مورد کمتر یا بیشتر نیز باشد).

محافظت اعضای سازه‌ای فولادی به وسیله پوشش‌ها می‌تواند به دو صورت تماسی و یا غشایی صورت گیرد. در روش تماسی پوشش مقاوم حریق به صورت مستقیم بر روی سطح موردنظر پاشیده می‌شود. به عنوان مثال برای ستون فولادی، ماده مقاوم حریق در این روش مستقیماً روی ستون اجرا شده و از شکل پروفیل تبعیت می‌کند (توجه به ایجاد چسبندگی مؤثر ضروری است). در شکل ۲ چند نمونه از این نوع محافظت نشان داده شده است. (بختیاری،۱۳۸۶)

شکل۲

۵-۶ پوشش های متورم شونده Intumescent  ( خاص حریق های سلولزی )

این پوشش , همچون رنگهای صنعتی با ضخامت ۱۰۰۰- ۵۰۰ میکرون و با روش اسپری یا رولر قابل اجرا است و برای قسمت های داخلی ساختمان ها و سازه های در معرض دید نظیر المانهای فلزی سقف های با طراحی فضایی بکار می رود و در اثر حرارت آتش متورم شده و یک لایه عایق در برابر حرارت آتش ایجاد می کنند این دسته از پوشش ها به هیچ وجه برای پتروشیمی ها و پالایشگاه ها توصیه نمی گردند

۵-۷ پوشش های  Vermiculite  ( خاص حریق های هیدروکربنی )

این پوشش ها جهت انواع حریق های ناشی از سوختن ترکیبات شیمیایی و هیدروکربنی مورد استفاده قرار می گیرد که از سوختن انواع مواد نفتی و گاز های طبیعی و انواع روغن ها ایجاد می گردد.این پوشش ها بر پایه مواد نسوز معدنی بسیار سبک با روش اسپری , با ضخامت حدود ۴- ۱ سانتیمتر قابل اجرا هستند . اعمال این پوشش ها روی کلیه سطوح فلزی و بتنی , مخازن افقی , عمودی و کروی بسیار ساده می باشد , چسبندگی بسیار عالی به سطح دارند و در برابر حریق های هیدروکربنی در دمای ۱۶۰۰ الی ۱۸۰۰درجه سانتیگراد به مدت حداقل ۱ و حداکثر ۴ ساعت  مقاوم می باشد.

۶ استاندارد ها ی رایج

۶-۱ استاندارد UL 1709

این استاندارد جهت حریق های هیدروکربنی کاربرد داشته و افزایش ناگهانی دما، ناشی از سوختن حجم محدودی از مواد هیدروکربنی را تعریف می نماید. در نمودار۶ (RWS) این نمودار بیانگر افزایش ناگهانی دما ناشی از حجم بسیار زیاد مواد هیدروکربنی و همراه با جابجایی هوا می باشد. نکته:  در حریق های بوجود آمده در واحدهای پتروشیمی و پالایشگاه بدلیل وجود انفجار، Jet Fire و حجم بسیار زیاد مواد سوختنی نمی توان صرفا به استاندارد UL 1709 بسنده کرد، زیرا این استاندارد افزایش ناگهانی دما را صرفا در استخر آتش بررسی می نماید. لذا مواد مورد استفاده در این واحد ها می بایست علاوه بر دارا بودن استاندارد UL 1709 دارای گواهینامه تست Jet Fire و ضربه و انفجار نیز باشند.

نمودار۶

۶-۲ استاندارد UL 263

موارد استفاده این تست برای انواع سازه‌های ترکیبی بنایی، ستون‌ها، دیوارها، سازه‌های کامپوزیتی، استیل استراکچر و … می‌باشد. این استاندارد، حداقل ایمنی مورد تأیید برای ضدحریق‌سازی تمامی سازه‌ها اعم از مسکونی و صنعتی می‌باشد. بطورکلی ارزیابی مواد ضدحریق براساس میزان کارایی و مقاومت آن در مقابل آتش و حفاظت از سازه در خلال آتش‌سوزی است و نه براساس قابل‌استفاده‌بودن روکش یا رنگ ضدحریق پس از آتش‌سوزی. در واقع پوشش ضدحریق سازه را حفظ می‌کند اما پس از آتش‌سوزی دیگر مورد استفاده نبوده و باید رنگ را تراشیده و از نو رنگ یا روکش انجام شود.

۶-۳ استاندارد  :UL 723

بطور کلی در موارد شعله‌ورشدن سطح و گسترش دود حین وقوع حریق، موادی بررسی و طبقه‌بندی می‌شوند که با  روش آزمایشUL 723  ( و یا معادل‌های آن:   NFPA255  , ASTM E84)  مورد تأیید قرار می‌گیرند. UL 723  روش آزمایش برای مشخصه‌یابی مواد و مصالح ساختمانی در سوختن سطح می‌باشد.

۶-۴ استاندارد :ASTM E736

روش آزمایش استاندارد برای پیوستگی و چسبندگی اسپری مواد ضدحریق اجراشده روی اجزای سازه می‌باشد. برطبق دستورالعمل  ASTM E736 ، آزمایش پیوند برای سطوحی که یک لایه آستری خورده‌اند یا قبلاً رنگ شده‌اند، انجام می‌شود. پیوند روکش ضدحریق با سطح زیرین در مواردی که سطح زیرین، به علت رنگ قبلی، اسیدی بوده باشد (مثل رنگ‌های آلکیدی) ، بسیار کم است. در این موارد، نیاز به یک عامل پیونددهنده یا لایه روکش کلیدی ( key coat ) می‌باشد که مابین سطح موردنظر و روکش ضدحریق قرار گرفته و باPH  خنثی خود با هر دو لایه که یکی اسیدی (سطح رنگ‌شده) و دیگری قلیایی (روکش ضد‌حریق) است، پیوند ایجاد کرده و موجب چسبندگی مناسب روکش به سطح می‌گردد.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

یکی از مهمترین اهداف و نیازهای طراحی ساختمان‌ها، ایمنی در برابر آتش است. برای تأمین ایمنی و مقاومت لازم در برابر آتش باید در دو بخش مصالح نازک‌کاری و اجزای ساختمانی، از مصالح و سیستم‌های مناسب استفاده شود. برای ارزیابی رفتار و مشخصات مصالح و اجزای ساختمانی در برابر آتش از آزمون‌های آتش استفاده می‌شود. ضمن اینکه در مقررات ساختمانی و سایر مدارک مصوب نیز برای طبقه‌بندی، محدودسازی کاربرد یا ارزیابی عملکرد مصالح و فرآورده‌های ساختمانی به آزمون‌های استاندارد آتش ارجاع داده می‌شود. ارزیابی عملکرد محصولات ساختمانی در برابر آتش در دو حوزه اصلی واکنش مواد در برابر آتش و  مقاومت در برابر آتش صورت می‌گیرد که به کمک آزمون‌های دسته اول، میزان مشارکت یک فرآورده در گسترش آتش و در آزمون‌های دسته دوم توانایی یک فرآورده یا عنصر ساختمانی برای ادامه عملکرد خود و جلوگیری از ریزش سازه و یا گسترش آتش‌سوزی از فضای محل وقوع به فضاهای مجاور، با آزمون‌های مقاومت در برابر آتش ارزیابی می‌شود.

منابع

۱- استاندارد ملی ایران شماره ۷۲۷۱، استانداردهای آزمایش‌های آتش برای مصالح و فراورده‌های ساختمانی، آزمایش‌های واکنش در برابر آتش ـ قسمت‌های اول تا هشتم.

۲- استاندارد ایران شماره ۸۲۹۹ ـ واکنش در برابر آتش برای مصالح و فرآورده‌های ساختمانی ـ روش طبقه بندی، ۱۳۸۴٫

۳- آیین‌نامه محافظت ساختمان‌ها در برابر آتش، انتشارات مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، نشریه ض-۶۸۲، ۱۳۹۲٫

۴- بختیاری، س و همکاران.، استانداردسازی و طبقه‌بندی مصالح ساختمانی از نظر خطر حریق ، ۱۳۸۵، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن،  برنامه ملی تحقیقات، شورای پژوهش‌های علمی کشور، تهران.

۵- بختیاری، س. ، قاسم‌زاده، م.، تعیین انتظارات عملکردی و روش طبقه‌بندی برای مصالح و فراورده‌های ساختمانی از نظر خطر حریق، ۱۳۸۱، نشریه علمی پژوهشی صفه، شماره ۳۴٫

۶- بختیاری، س. تقی اکبری، ل.، بررسی تجربی رفتار پلی‌استیرن انبساط‌یافته در برابر آتش، ۱۳۸۶، نشریه علوم و تکنولوژی پلیمر، سال۲۰، شماره۸۹ .

۷- بختیاری، س. تقی اکبری، ل. باریکانی،‌ م.، رفتار اسفنج سخت پلی‌یورتان و دیواره‌‌های ساندویچی پلی‌یورتانی فلزپوش در برابر آتش و ارزیابی خطر مشارکت آنها در آتش‌سوزی،۱۳۸۸، نشریه علوم و تکنولوژی پلیمر، سال ۲۲، شماره۸۹٫٫

۸- بختیاری،س. تقی‌اکبری، ل. جمالی آشتیانی، م.، بررسی تجربی خطرپذیری حریق و همبستگی پارامترهای ریسک آتش‌سوزی برای تعدادی مصالح ساختمانی پلیمری. مجله عمران مدرس، دوره ۱۳، شماره ۵، ص ۲۹-۴۰، زمستان ۱۳۹۲٫

۹- بختیاری، س. جعفرپور، ف. مرشدیان، ج. برخی از ویژگیهای رنگ‌های ضدحریق، ۱۳۸۲٫ انتشارات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، نشریه شماره گ-۳۷۹٫

۱۰- بختیاری وهمکاران مقاله مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در برابر آتش: انتخاب مصالح، طرح سازه و مقدمه‌ای بر پوشش‌های محافظت‌کننده

۱۱- پوشش گستر قشم ، شرکت بوردهای ضد حریق

۱۲- قره ویسکی،سیاوش (۱۳۹۲)   معرفی استانداردهای پوشش های حریق سایت اینترنتی ماهنامه حریق
www.firemagazine.ir

۱۳- گیلان میکا ، شرکت پوشش های ضد حریق

منابع انگلیسی

1. —,- (۲۰۱۲) . NFPA255 .THE USA

[۱] . In tumescent coating

[۲] . cementitius coating- vermiculite

[۳] .Vermiculite