پوشش های ضد حریق
در دنیای امروز ایمنی یکی از حرف های اول را میزند. شاید یکی از بزرگترین ترسهای بشر به دام افتادن، سوختن و مرگ در آتش باشد. از طرف دیگر حریق یکی از رایج ترین پدیدههای خانمان سوز میباشد که از دیرباز دامنگیر بشر بوده است و خسارتهای مادی و معنوی جبرانناپذیری را بر جای میگذارد و از همان آغاز بشر با آن به مقابله پرداخته است .
پوشش های ضد حریق را میتوان یکی از راههای اساسی مقابله با حریق برشمرد که با تبدیل زمان سوختن چند ثانیه به چند ساعت کمک شایانی به اطفاء حریق و ایجاد موقعیت فرار، درنتیجه کاهش خسارات مادی و معنوی مینماید.
لزوم محافظت اسکلت ساختمان و سازه با پوشش ضدحریق سازه فولادی به عنوان مهمترین قسمت محافظت غیر عامل، باید مدنظر طراحان و محاسبان سازه قرار گیرد. اجرای پوشش ضدحریق سازههای فلزی از مهمترین و کاربردیترین روشهای محافظت سازه در رشته مهندسی حریق به شمار میآید. در این روش بیشتر ستونها و تیرهای اصلی سازه جهت محافظت قابهای سازهای در مقابل حریق توسط پوشش ضد حریق سازه فولادی پوشش داده میشوند. دیوارها، سقف و کف سایر موارد مقاوم سازی غیرعامل در مقابل حریق میباشند که در موارد و کاربریهای خاص، عایق سازی میشوند.
فولادهای سازهای (ST-37)، نقطه حرارت خمش یا به اصطلاح خمیدگی تقریبا 500 درجه سانتیگراد دارند و نیمی از مقاومت خود را در دمای 500 درجه از دست میدهند (بدون پوشش ضد حریق)، بنابراین سازه فولادی بدون پوشش ضدحریق در برابر حریق بسیار آسیبپذیر بوده و نیازمند مقاومسازی در مقابل حریق با استفاده از پوشش ضد حریق سازه فولادی میباشند. مطابق دستورالعمل ISO و BS 476 فلز آهن بدون پوشش ضد حریق سازه فولادی در مدت زمان کمتر از 10 دقیقه پس از آتش سوزی به دمای 500 درجه میرسد که این دما، نقطه خمش فلز آهن بوده و طبق مطالب فوق 50 درصد مقاومت خود را از دست میدهد. در اکثر پروژه ها همچون نیروگاه به علت بالا بودن خطر حریق و آتشسوزی نیاز است تا سازه به خصوص سازه های فلزی توسط پوشش ضد حریق نسبت به حریق احتمالی مقاوم سازی شود.
انواع پوشش ضد حریق
- مواد پاششی معدنی (Spray Mortars)
- رنگ های منبسط شونده (Paint Intumescent)
- بورد ها و پنل های ضد حریق (Fire Protection Boards)
مواد پاششی معدنی (Spray Mortars)
این مواد در دو نوع پایه گچی و پایه سیمانی تولید و عرضه میشوند. مواد پایه گچی ، دارای محدودیت کاربرد هستند؛ ولی نوع پایه سیمانی آن در همه جا قابل استفاده است. پوششهای ضد حریق معدنی دارای گرانولهای منبسط شده مانند ورمیکولیت و پرلیت همگام با چسبانندههای هیدرولیک مانند گچ هستند. پوششهای معدنی را میتوان در سطوح خارجی و داخلی سازهها و ساختمانهای فلزی اجرا کرد. به دلیل اطمینان از عملکرد درست و دقت بالای اجرا، از رنگها و بوردها متداولتر میباشد، همچنین نسبت به دو پوشش بعدی از خاصیت مقاومتی بالایی برخوردار است که توانایی محافظت از سازه را در مقابل آتش 4-3 ساعت و استقامت تا دمای 1000درجه سانتیگراد را دارا میباشد. زمانیکه از این مواد در ضخامت 5-2 سانتیمتر استفاده میشود دیگر نیازی به گچ سفید کاری نیست و رنگبری کمتری دارند. اندازه ضخامت پاشش مواد به طراحی سازه و زمان مورد نیاز مقاومت در برابر حریق بستگی دارد. نقطه قوت این نوع پوشش، قیمت متعادل آن است واستقامت خوب نوع سیمانی آن در برابر عوارض جوی. نقطه ضعف اندودهای پایه معدنی، ظاهر نامناسب و ضخامت نسبتا زیاد آن می باشد.
مزایای مواد پاششی معدنی
- قیمت متعادل
- استقامت خوب نوع سیمانی آن در برابر عوارض جوی
- توانایی مقابله با حریق هیدروکربنی، سلولزی و انفجار ناشی از آن
- بدلیل مقاومت بالای سایش کاربرد زیادی در ساخت و ساز دارد
- به دلیل سبک و به صرفه بودن دارای کاربرد زیاد در ساختمان سازی میباشد
معایب مواد پاششی معدنی
- ظاهر نامناسب
- ضخامت نسبتا زیاد
کاربرد پوشش ضد حریق مواد پاششی معدنی :
- استفاده فراوان در نیروگاه ها و پالایشگاه ها
- انواع سازههای بتنی و فولادی
- قابل استفاده در پارکینگ، استخرها، صنایع پتروشیمی، سوله سوخت، تونلها، کارخانهجات صنعتی و ….
رنگ های منبسط شونده (Paint Intumescent)
پوشش رنگهای منبسط شونده اکثرأ بر پایه آب یا حلال میباشند، که با ضخامت حداکثر ۶ میلیمتر اجرا میشوند. از این پوششها در شرایط ویژه برای محافظت از سازههای فلزی و سطوح داخلی ساختمان استفاده میشود. این پوششها در درجه حرارت 270 تا 300 درجه سلسیوس بخاطر برخی واکنشهای شیمیایی، گازهای خنک کنندهای آزاد میکنند و با پف کردن تا حدود 20 برابر، ضخامت اولیه آنها بیشتر شده و یک لایه عایق زغالی ایجاد میکنند تا از سازه ساختمان در برابر آتش محافظت نمایند. پوشش رنگهای منبسط شونده زمانیکه در مجاورت حرارت قرار میگیرند، سازه را تا ۲ ساعت در مقابل حریق حفاظت مینمایند.
مزایای رنگ های منبسط شونده
- اشغال فضای بسیار کم
- دارای ظاهری زیبا و دکوراتیو
معایب رنگ های منبسط شونده
- قیمت نسبتا بالا
کاربرد پوشش ضد حریق رنگ های منبسط شونده :
- قابل اجرا در محیطهای داخلی
- قابل اجرا در سازههایی که شکل ظاهری آنها اهمیت دارد
- مورد استفاده در سازههایی که دارای فضای محدود میباشند
- سازههایی که زمان در آنها اولویت داشته باشد
- سازههایی که ایمنی و بهداشت در آنها اهمیت داشته باشد
بورد ها و پنل های ضد حریق (Fire Protection Boards)
بوردهای مقاوم در برابر آتش ، ورق های تولید شده از طریق پرس مخلوط رزین های خاص یا الیاف پشم سرامیک و مشابه آن می باشد. که در ضخامتها 10، 15، 20 و 25 میلیمتر قابل تولید است. بوردهای ضد حریق از مقاومت بالایی برخوردار بوده و در برابر رطوبت مقاوم هستند. بوردها دارای انواع گوناگون مانند ورمیکولیت، گچ، منیزیم، فیبرهای سیمانی فشرده و… میباشند، که توان محافظت از سازههای فلزی، سقفها، داکتها، کفها و دیوارها را در مقابل حریق دارند. از این بوردها میتوان در دیوارهای کاذب، دیوارههای داخلی و خارجی جهت جلوگیری از گسترش آتش استفاده کرد.
این مواد فضای کمی را اشغال میکنند و بدلیل وزن کم جابجایی، برش و نصب آن راحت و آسان است، همچنین امکان فینیشینگ زیبا را به اجرا میدهند. زمان مقاومت حریق در آنها 4 ساعت میباشد.
با وجود تمام این ویژگیها و محاسن از قیمت بسیار مناسبی در مقایسه با محصولات مشابه برخوردار میباشد. به همین دلیل امروزه این محصول بیشتر مورد استقبال سازندگان ساختمانی قرار گرفته است.
هیچ نوع بورد معتبری در حال حاضر در بازار وجود نداشته و انواع چینی وارداتی آن، مورد تایید سازمان آتش نشانی و واحد مهندسی آتش مرکزتحقیقات ساختمان و مسکن، قرار نگرفته است. استفاده از بردهای ضد حریق سریعترین روش مقاوم سازی در برابر حریق، و ضمنا گرانترین رویکرد مواجهه با آتش سوزی و محافظت از ساختمان است.
معایب بورد ها و پنل های ضد حریق
- بر روی تیرها قابل اجرا نمیباشند
- ترمیم و ساپورتگیری در آنها مشکل است
تأمین مقاومت پوشش ضد حریق سازه های فلزی
برای تأمین مقاومت لازم در برابر آتش در ساختمان، دو مورد زیر در طراحی و اجرای ساختمان مورد توجه و رعایت قرار گیرد:
باید از مصالح نازککاری مناسب با خطر کم یا قابل قبول از نظر گسترش آتشسوزی برای پوشش ضد حریق سازه اسکلت فلزی استفاده شود. تامین مقاومت پوشش ضد حریق سازه های فلزی به ارتفاع ساختمان، کاربری آن و نوع فضاها بستگی دارد. به عنوان مثال، مصالح نازک کاری راه های خروج و پله های سازه اسکلت فلزی باید حتماً از نوع ایمن باشد، اما سختگیری برای مصالح نازککاری اتاقها کمتر است. مصالح خطرناک (مانند فومهای پلاستیکی) هیچگاه نباید بدون پوشش محافظ به عنوان پوشش در سازه های فلزی استفاده شوند.
مقاومت اجزای سازه و جدا کننده ها در برابر آتش باید براساس مقررات و متناسب با ارتفاع و کاربری ساختمان ( فضاها) تأمین شود. معمولاً برای اجزای سازه ای ساختمان به مقاومت 1 یا 2 ساعت در برابر آتش نیاز است (البته میتواند بسته به مورد کمتر یا بیشتر نیز باشد).
بنابر توضیحات فوق برای حفظ سازه فولادی در برابر آتش باید از پوششهای ضد حریق سازه های فلزی استفاده شود. برای این منظور تا سالها از دوربندی فولاد به وسیله مصالح سنگین مانند آجر و بتن برای ایجاد پوشش ضد حریق اسکلت فلزی استفاده میشد ولی در دهههای اخیر، مصالح پوششی سبک با مقاومت مناسب در برابر آتش، برا ی پوشش ضد حریق اسکلت فلزی رواج یافته است. استفاده از پوششهای سبک میتواند به سبک شدن سازه، افزایش سرعت اجرا و نهایتاً کاهش هزینههای ساخت کمک نماید.
به طور کلی، از نظر مکانیسم عملکرد سه نوع اصلی پوشش ضد حریق سازه فولادی در برابر آتش را در بر میگیردکه میتوان آنها را اینگونه نام برد: مواد عایق، جاذب انرژی و پف کننده. بسیاری از مواد رایج در حقیقت به نوعی با مکانیسم ترکیبی از انواع اول و دوم عمل مینمایند و حاوی مقادیری از هر دو گروه مواد عایق و جاذب انرژی می باشند. بیشترین مصرف مواد عایق که دارای خواص حرارتی عالی می باشند مربوط به مواد معدنی و سنگدانه منبسط شده مانند پرلیت و ورمیکولیت است. این مواد میتوانند دارای چسبانندههای سیمانی یا گچی باشند. همچنین وجود مقادیر مختلف از سایر مواد و افزودنیها ضرورت دارد، در غیر این صورت عملکرد و اجرای پوشش ضد حریق سازه های فلزی نمیتواند به نحوه مناسب صورت گیرد.
مزایای استفاده از پوشش ضد حریق :
- در هنگام افزایش دما شکل ظاهری خود را حفظ می کند
- به دلیل سبک بودن بار اضافی به ساختمان تحمیل نمی گردد
- قابلیت چسبندگی با فلزی و حفظ چسبندگی در برابر حریق
- عدم تولید گاز سمی در برابر حریق
- حفظ کارایی در هنگام آتش سوزی
- مقاوم بودن در برابر شرایط محیطی و جوی مختلف
- به آسانی قابل اجرا می باشد
- شاید برترینمزیت پوشش های ضدحریق را بتوان حفظ جان ساکنین سازه و حفظ اموال صاحبان سازه عنوان کرد که برای همه افراد با ارزش و قابلیت سرمایه گذاری بالایی دارد.
- حفاظت و پایداری اسکلت سازه در برابر تنش حرارتی ناشی از حریق، از طریق افزایش مقاومت المانهای باربر سازه (ستونها، تیرها و …)
- با استفاده از پوشش های ضد حریق در برخی از عنواع آن میتوان فروپاشی سازه را نزدیک 5 ساعت تعویق انداخت
- تاثیر نگذاشتن بر روی زیبایی سازه
- ترمیم آسان
- قابلیت اجرا در سطوح خارجی و داخلی ساختمان
- فرصت بیشتری برای عملیات گـریز و نجـات فراهم میگردد.
- این روش ( استفاده از پوشش های ضد حریق ) میتواند بر روی اجزای غیر باربر سازه شبیه دیوارها، جهت فضابندی مجتمع دربرابر گسترش حریق مورد استفاده قرار گیرد.
- استاندارد های قوی برای تامین امنیت و مرغوبیت مصالح همچون BS 476-part 2
- (پوشش ها ضد حریق) بدون نیاز به حس نمودن حضور حریق، همواره آماده عملکرد صحیح می باشند.
- قابلیت اجرا بر روی سازه های تازه احداث و هم چنین سازه های قدیمی
معایب پوشش محافظ حریق:
شاید ذکر معایب که پوشش ضد حریق دارا است اندک باشد اما ذکر آنها ضروری است
- درست است که سهولت اجرای این پوشش ها یکی از مزایای آن است اما در هر صورت زمان اتمام شده سازه را افزایش خواهد داد
- احتیاج به تخصص جهت اجرا و نصب
- احتیاج به متخصص جهت انتخاب نوع عایق مصرفی
تاثیر شکل پروفیل های فولادی در تعیین ضخامت پوشش ضد حریق اسکلت فلزی
سطحی از فولاد که در معرض حریق قرار دارد بخش بر سطح مقطع کل، تشکیل ضریبی به نام ضریب مقطع (Section Factor) میدهد. هر اندازه این ضریب بیشتر باشد، ضخامت پوشش ضد حریق سازه فولادی افزایش مییابد. در نتیجه هر چقدر سطح قسمت در معرض آتش بیشتر باشد و یا ضخامت فلز کمتر باشد، ضخامت پوشش ضدحریق اسکلت فلزی افزایش مییاید و بیشتر درنظرگرفته میشود.
جهت محاسبه ضخامت پوشش ضد حریق سازه های فلزی روی ساختمان نیاز به نقشه سازه است تا حداقل اطلاعات زیر بدست آید.
- ضخامت و نوع سقف عرشه فولادی یا Metal Deck متال دک
- مقطع و سایز تیرهای حمال عرشه فولادی
- اندازه و مقطع نوع ستونها
- زمان مقاومت مورد نیاز در برابر حریق ( تا چند ساعت سازه نیاز است تا در برابر آتش محافظت شود)
تمامی موارد فوق کمک میکند که میزان ضخامت پوشش ضد حریق سازههای فلزی مقدار مناسب را دارا باشد که از نظر اقتصادی به صرفه و نظر زمانی بسیار کار آمد است.
معیار پذیرش ضخامت پوشش ضد حریق سازه اسکلت فلزی
مطابق آئین نامه های موجود و ضوابط ارائه شده در سازههای ضد حریق، زمانی ضخامت پوششهای ضد حریق سازههای فلزی مقاوم در برابر حریق مورد پذیرش قرار خواهد گرفت که ضخامت متوسط کار انجام شده از ضخامت پوشش طراحی کمتر نباشد.
اجرای پوشش ضد حریق ساختمان فولادی
اجرای پوشش ضد حریق شامل مراحل مختلفی است که از مشاوره شروع شده، از تامین و تهیه مصالح مناسب گذشته و نهایتاً پوشش ضد آتش اجرا میشود. برای اجرای پوشش ضد حریق نیاز به سال ها تجربه است و نیازمندی های خاصی را میطلبد این امر باعث میشود اجرا کننده به عنوان پیمانکار، از نیروهای زبده، با تخصص های مهندسی و اپراتورهای ورزیده بهره ببرد. در کنار حضور نیروی انسانی، جهت پوشش ضدحریق نیاز به ابزار آلات و تجهیزات مختلف است که شامل تجهیزات مکانیکی، الکتریکی، پنوماتیکی و هیدرولیکی است.
این موضوع در سازه های صنعتی و ساختمان های مهم، اهمیت زیادی دارد نظیر پوشش ضد حریق بیمارستان ها، پوشش ضد حریق موزهها، پوشش ضد حریق مراکز با تجمع زیاد و … از اهمیت بالایی برخودار است که در صورت بروز آتش سوزی احتمالی میتواند از ورود آسیب های جدی و یا از بین رفتن تعادل سازه و در نتیجه مشکلات ناشی از آن جلوگیری نماید.