مقدمه ای بر عایق های ضد آتش

حقیقت این است که ماده ای به نام "عایق ضدآتش" (Fire-proof) یا ترکیبی که واقعا "نسوز" باشد، وجود ندارد. هر ماده ای، وقتی دما به اندازه کافی بالا رود می سوزد یا اگر شعله ور نشود، ذوب می شود. اما دمای سوختن مواد مختلف با هم فرق می کند. در حالت کلی، عایق های ضدآتش (Fire-proof) یا جلوگیری کننده آتش (Fire-retardant)، به موادی گفته می شود که می توانند مدت زمان بسیار بیشتری در مقابل حرارت ناشی از شعله های آتش معمولی مقاومت کنند و یا نقش اصلی آنها، جلوگیری از انتشار آتش به قسمت های دیگر است. باید توجه داشت که عایق های ضدآتش، الزاما نرخ انتقال حرارت را کاهش نمی دهند و به عنوان عایق حرارتی عمل نمی کنند و تنها وظیفه مقابله با آتش را دارند. به عبارت دیگر عایق های Refractoryو عایق های ضدآتش (Fire-retardant) با هم تفاوت دارند.   منظور از عایق نسوز (Refractory)، عایقی است که نرخ انتقال حرارت را در دماهای بالاتر از 10000C به مقدار قابل توجهی می کاهد. از آنجایی کاهش ضریب مقاومت حرارتی یا افزایش ضریب انتقال حرارتی عایق ها (و به طور کلی هر ماده دیگری در طبیعت)، با دمای کاری نسبت مستقیم دارد، بسیاری از عایق ها در دماهای بسیار بالا، خاصیت عایق بودن خود را از دست می دهند. بنابراین عایق هایی که در این گونه دماها می توانند کار کنند، عایق های مخصوص بوده و به آنها اصطلاحا "نسوز" یاRefractory گفته می شود: از جمله الیاف سیلیکات کلسیم یا پشم سرامیک. گرچه به این عایق ها اصطلاحا نسوز گفته می شود، اما این دسته از عایق ها عملا در مقابل شعله آتش مقاوم نبوده و الزاما جلوی انتشار شعله را نمی گیرند. عایق های "نسوز" در زمره عایق های حرارتی قرار میگیرند و در این بخش به آنها پرداخته نمی شود. برای اطلاعات بیشتر در مورد عایق های نسوز، به بخش انواع عایق های حرارتی و بخش دسته بندی عایق حرارتی، عایق های گرم و سرد، مراجعه فرمایید.   منظور از عایق ضدآتش (Fire-Retardant)، عایق یا سیستمی است که به اطفای حریق کمک کرده و یا از انتشار آتش جلوگیری کرده و یا آن را تا حد امکان به تعویق انداخته و یا در مقابل شعله آتش، مقاوم هستند. این دسته از عایق ها، دامنه وسیعی از مواد و مکانیزم ها را شامل می شوند: از جمله عایق های پف کننده (Intumescent)، املاح نسوز شامل آجر و سیمان نسوز، انواع پارچه های نسوز، تخته های پلی وود و پشم سنگ و غیره. برای اطلاعات بیشتر در مورد هریک از این عایق ها، به بخشعایق های ضدآتش در نساجی و عایق های ضدآتش در ساختمان و سیستم های اطفای حریق مراجعه فرمایید.   کلاس بندی آتش در بحث مواجه با آتش سوزی، آتش به کلاس های مختلف، برحسب نوع سوختن آن، طبقه بندی می شود. کلاس بندی آتش به تشخیص مناسب ترین ماده اطفاء حریق کمک می کند. کشورها و مناطق مختلف، کلاس بندی های استاندارد مختلفی برای آتش در نظر میگیرند.  منبع آتش کلاس بندی آمریکا کلاس بندی اروپا کلاس بندی استرالیا           مواد سوختنی معمولی Class A Class A Class A           مایعات آتش زا Class B Class B Class B           گازهای آتش زا Class C Class C           تجهیزات الکتریکی Class C - Class E           فلزات آتش زا Class D Class D Class D           چربی و روغن Class K Class F Class F   انواع آتش: 1-      آتش هیدروکربنی 2-      آتش سلولوزی نرخ افزایش دمای آتش هیدروکربنی، بسیار سریع تر و دمای سوختن آن بالاتر از آتش سلولوزی می باشد. در گذشته از نمودار آتش سلولوزی، برای تعیین استانداردهای مربوط به سازه ها و ساختمان های مسکونی استفاده می شد، در حالی که از نمودار آتش هیدروکربنی، برای تعیین استانداردهای صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی و نظامی، استفاده می گردید. اما امروزه، به دلیل وجود انواع مختلف محصولات نفتی در وسایل و مبلمان و المان های مورد استفاده در ساختمان ها، استانداردهای جدید بر پایه نمودار آتش هیدروکربنی تنظیم شده و دیگر از نمودار آتش سلولوزی استفاده نمی شود.         اقدامات مقابله با آتش، به دو نوع اصلی تقسیم بندی می شوند: 1-      اقدامات فعال (Active) 2-      اقدامات غیرفعال (Passive)   محافظ آتش فعال (Active Fire Stop) عبارت است از محافظت در مقابل آتش به صورت مانوال یا دستی که در آن سیستم اطفاء حریق یا شخص، در صورت بروز آتش سوزی، وارد عامل می شوند.   محافظ آتش غیرفعال (Passive Fire Stop)  محافظ های آتش غیرفعال، مواد یا ترکیباتی هستند که در منافذ، راهگاه ها، اتصالات، کنار درها و پنجره ها، نصب می شوند تا از انتشار شعله و آتش جلوگیری کنند یا به شدت کند کنند. این گونه محافظ ها، عمدتا جلوی آتش را کامل نمیگیرند، بلکه هدف اصلی از استفاده از آنها، کاهش نرخ پیشروی آتش و خرید زمان برای تخلیه اورژانسی ساختمان می باشد. همچنین، در صورت بروز آتش سوزی و یا اعمال حرارت بیش از حد، سیستم های محافظ آتش غیرفعال وظیفه دارند حرارتی ایجاد شده را جذب کرده و یا نرخ انتقال آن را به شدت کاهش دهند. برای کابل ها، دیوار و کف، دمای بحرانی 1400C و برای سازه های فولادی دمای بحرانی 5000C تعریف می شود و محافظ آتش، باید تا خاموش شدن آتش، از رسیدن این قسمت به دمای بحرانی جلوگیری کنند.     در حالت مقابله با آتش به صورت غیرفعال، پوشش ها به دو دسته اصلی تقسیم بندی می شوند:   الف - متوقف کننده های آتش (Fire-stop) عبارت است از سیستم ها یا مواد محافظت کننده در مقابل آتش که بر اتصالات و راهگاه ها، در دیوارها و سازه هایی که باید در مقابل آتش مقاوم باشند، اعمال می شوند. متوقف کننده ها در عمل، از انتشار آتش از قسمتی به قسمت دیگر سازه، جلوگیری می کنند یا سرعت انتشار را به شدت کاهش می دهند. در صورت عدم استفاده از متوقف کننده ها، اثر مواد محافظت کننده در مقابل آتش و عایق ها به شدت کاهش یافته و آتش از طریق منافذ و راه های ارتباطی و اتصالات، به دیگر قسمت ها سرایت می کند. متوقف کننده های آتش عبارتند از: پف کننده ها (Intumescent)، ملات و ساروج ضدآتش، سیلیکن، بالشتک های متوقف کننده آتش، پشم های معدنی و ترکیبات لاستیکی محل هایی که معمولا متوقف کننده های آتش باید نصب شوند، عبارتند از: ورودی سیم ها و کابل های الکرتیکی، اتصالات مکانیکی، اتصالات سازه ای، قسمت هایی که قرار است تجهیزات مکانیکی یا الکرتیکی از آنها عبور کنند (ماننده دریچه ها)،       ب - محافظت کننده ها در مقابل آتش (Fire-proofing) عبارت است مواد، فعالیت یا سیستمی که نرخ مقاومت اجزاء ساختمان و سازه ها را در مقابل آتش، به صورت غیرفعال(Passive)، افزایش می دهد. عبارت ضدآتش یا Fire-proof الزاما بدین معنی نیست که ماده در مقابل آتش اصلا نمیسوزد، بلکه رتبه بندی ماده در تست مقابله با آتش و حرارت تحت شرایط خاص را نشان می دهد.     مقاومت در مقابل آتش: میزان مقاومت در مقابل آتش، به یکی از روش های زیر تعریف می شود: 1-      مقاومت در مقابل فرو ریزش که عبارت است از حفظ استحکام مکانیکی المان تحت بار و در معرض شعله مستقیم، در مدت زمان مشخص 2-      مقاومت در مقابل نفوذ آتش که عبارت است از حفظ یکپارچگی المان در عدم سرایت آتش به سایر المان های ساختمان 3-      مقاومت حرارتی که عبارت است از جلوگیری انتقال حرارت از درون المان به سایر المان های ساختمان   مقاومت سازه در مقابل آتش سوزی هدف از مقاوم سازی ساختمان در مقابل آتش، عبارت است از: 1-      به حداقل رساندن خطر جانی برای افرادی که درون ساختمان در موقع آتش سوزی گیر می افتند. 2-      به حداقل رساندن خطر جانی برای آتش نشان ها و نیروهای اطفای حریق 3-      به حداقل رساندن خطر جانی همسایگان و خطر آسیب سازه های مجاور     گریدبندی مقاومت در مقابل آتش (Fire-resistance Rating)  گریدبندی مقاومت در مقابل آتش عبارت است از مدت زمانی که سیستم های غیرفعال محافظ آتش (Passive Fire Protection Systems) می توانند در تست مقاومت در مقابل آتش، دوام بیاورند. معیار گریدبندی می تواند زمان اندازگیری شده مقاومت در مقابل آتش و یا بسته به نیاز هر تست، هر پارامتر قابل اندازگیری دیگر باشد.   در کشورهای مختلف، رتبه بندی مواد مقاوم در مقابل آتش و عایق ها و پوشش های ضدآتش متفاوت بوده و صدها معیار و مدل رتبه بندی و گریددهی مواد وجود دارد. در بیشتر کشورها، نمونه های مورد تست، از نوع نمون های ساختمانی است، به خصوص قسمت های مربوط به لوله های پلاستیکی و محل عبور کابل ها. چرا که این قسمت ها، آتش را به صرعت به نواحی دیگر ساختمان منتقل می کنند. نمونه ساخته شده برای تست، مرکب است از قسمت شبیه سازی شده از ساختمان که لوله های پلاستیکی و کابل از مقاطعی از آن عبور می کند. پوشش غیرفعال ضدآتش، مانند ساروج ضدآتش یا پوشش های پف کننده (Intumescent)، برروی قسمت های مورد نظر پوشش داده می شود. نمونه تست درون کوره تست قرار میگیرد به طوری که یک طرف آن در معض شعله آتش باشد. تست وقتی متوقف می شود که نمونه، مطابق با معیار سنجش انتخابی، در به حداقل رساندن نرخ پیشروی آتش و انتشار دود، موفق عمل کند.     استاندارد رتبه بندی مصالح و املاح ساختمانی ASTM عبارت است از ASTM E 119. ضخامت دیوارها و اسمبل های ساختمانی، نباید کمتر از مقدار حداقل عنوان شده در تست برای داشتن مقاومت حرارتی مورد نیاز باشد.