ارزیابی پوشش‌های معدنی محافظت‌ کننده در برابر آتش

مقدمه ای بر عایق ضد حریق 

امروزه مواد عایق حرارتی کاربرد گسترده‌ای در تجارت ساختمان دارند. آن‌ها هم برای عایق‌کاری ساختمان‌ها و هم برای افزایش مقاومت در برابر آتش سازه‌های فولادی استفاده می‌شوند. استفاده از مواد ایجادکننده لایه محافظ، یکی از راه‌های افزایش مقاومت سازه‌های فولادی در برابر آتش است. آزمایش‌های مقاومت در برابر آتش به منظور تعیین مقادیر عددی مقاومت سازه‌های ساختمانی در برابر آتش با پوشش مناسب انجام می‌شود. مقاومت در برابر آتش به عنوان توانایی سازه‌های ساختمان برای مقاومت در برابر دمای بالا برای مدت زمان معین تحت محیط شبیه‌سازی شده آتش شناخته می‌شود. در مواردی که اعضای فولادی سازه‌ای نیاز به مقاومت در برابر آتش سوزی بالاتری دارند، می‌توان آن‌ها را با استفاده از مواد عایق ضد حریق محافظت کرد.

مهمترین عامل در تعیین کارایی پوشش حفاظتی سازه در برابر حریق مقاومت آن در برابر تأثیر دمای استاندارد آتش برای مدت زمان معین است. مقاومت محصول ساختمانی در برابر آتش با R علامت گذاری شده و در دقیقه اندازه گیری می‌شود مثل R15, R240. هنگامی که سازه‌ها در معرض آتش شدید قرار می‌گیرند، حتی مواد غیرقابل احتراق مانند فولاد نیز می‌توانند ضعیف شوند، به طوری که سازه‌های ساختمان ممکن است آسیب ببینند و در نهایت تخریب شوند.

الزامات برای مقاومت در برابر آتش 

تعیین مقاومت در برابر آتش سازه‌های ساختمانی در اتحادیه اروپا توسط تعدادی از استانداردها تنظیم می‌شود. معیارهای اصلی در EN 1363- 1:2004 ارائه شده است. این استاندارد شامل شرحی از تجهیزات تست و شرایط اصلی آزمایش با تلورانس‌های مجاز است.  با این حال، تفاوت در نتایج آزمون مشروط به تجهیزات و مهارت‌های مختلف آزمون است. ابزار اصلی مورد استفاده در آزمایش: یک کوره (3 متر × 4 متر × 6 متر) با قابلیت اطمینان از شرایط آزمایش لازم، تجهیزات برای اعمال بار (در صورت وجود)، ترموکوپل‌های مورد استفاده برای اندازه گیری دمای متوسط نمونه و داخلی کوره. ترموکوپل‌های نوع کروم/آلومل برای اندازه‌گیری دمای سطح نمونه و ترموکوپل‌های نوع صفحه‌ای برای اندازه‌گیری دما در کوره استفاده شدند. افزایش دما در کوره باید در محدوده تلورانس‌های مجاز باقی بماند و با فرمول زیر مطابقت داشته باشد:

T-T₀=345 lg(8t+l)

که در آن t زمان بر حسب دقیقه است، T دمای کوره (°C) در زمان t، T0 دمای اولیه کوره (°C) است.

معیار اصلی در تعیین مقاومت سازه‌های ساختمانی در برابر آتش، زمانی است که عضو سازه به دمای بحرانی رسیده و دیگر برای عملکرد خود مناسب نیست. در لیتوانی، دمای بحرانی برای سازه‌های فولادی 500 درجه سانتی گراد است، در حالی که، برای مثال، در بریتانیای دمای بحرانی برای ستون‌های فولادی 550 درجه سانتی گراد و برای تیرهای فولادی 620 درجه سانتی گراد است. در لیتوانی، مانند تعدادی دیگر از کشورهای عضو اتحادیه اروپا، مقاومت سازه‌های فولادی در برابر آتش بر اساس استاندارد ENV 13381-4:2003 ارزیابی می‌شود.

این استاندارد شامل شرحی از روش‌های آزمایش و روش محاسبات است. خواص پوشش ضد حریق ممکن است پس از انجام محاسبات با نتایج آزمایش به دست آمده ارزیابی شود. لازم به ذکر است که نتایج محاسبات انجام شده در روش‌های مختلف یکسان نیست. معمولاً خواص عایق حرارتی پوشش‌های حفاظتی در برابر آتش با انجام آزمایش‌هایی ارزیابی می‌شوند که طی آن سازه‌های محافظت‌شده در برابر آتش در معرض دماهای بالا قرار می‌گیرند. در صورت آتش سوزی در یک محوطه، سازه‌ها از یک طرف یا چند طرف در معرض شعله قرار می‌گیرند و تنها پس از گسترش آتش، سازه‌ها از هر طرف در معرض آتش سوزی قرار می‌گیرند. اتلاف کم زمان و هزینه‌های آزمایش هنگام توسعه یا بهبود پوشش‌های مقاوم در برابر آتش ضروری است. برای این منظور کوره‌های کوچک مناسب هستند.

مرجـع صـدور گواهينامه فني بر حسب نوع و تركيبات مصالح، ممكن اسـت يـك يـا چنـد آزمـون واكنش در برابر آتش را براي تشخيص و شناسايي رفتار محصول انجام دهد.

EN 13823 (INSO 13553) مطابق SBI آزمون

 اندودكاري و مجموعه‌های اندودكاري در نظر گرفتـه شـده بـراي كاربردهـاي مقاومت در برابر آتش وقتي كـه بـه شـكل لايـه بـر روي سـطح زيركـار اعمـال می‌شوند، بايد مورد آزمون قرار گيرند. اين آزمون بايد به گونه‌ای كه محصـول در عمل مورد استفاده قرار می‌گیرد، انجام شود، براي مثال همراه با مش مسلح كننـده مدفون در اندودكاري و با هرگونه پوشش سطحي.

آزمونه‌ها براي هر بال به طور جداگانه توليد می‌شوند. آزمونه‌ها بايد با توجه به بند 0-1 آماده‌سازی شده و با توجه بـه بنـد 0-2 ، عمل‌آوری شـوند. مونتاژ هر دو بال بايد بر روي چرخ دستي آزمونه در دسـتگاه آزمـون SBI انجـام شود.

آزمونه‌ها و نمونه‌برداری برای مواد ضدحریق

در صورت امكان، نمونه‌های محصول براي تمام آزمون‌های مربوط به تأييديـه بايـد از محل توليد (توليد، انبار) برداشت شود و بايد نماينده پوشش مورد نظر بـراي صـدور تأييديه باشد. همه نمونه‌های متعلق به يك محصول به منظور آزمون، بايـد در يـك زمـان و از يـك محموله به صورت اطمينانبخش برداشت شود، به گونه‌ای كه نتايج آزمون‌های تأييديه براي ارزيابي اوليه بـه منظـور گـواهي انطبـاق معتبـر باشـد. اگـر بـه دلايـل اجرايـي، نمونه‌برداری در يك زمان غيرممكن باشد، بايد براي اطمينان از اينكه تمام نمونه‌های برداشت شده داراي اجزا و تركيـب يكسـاني هسـتند، اقـدامات لازم انجـام شـود. در مرحله آخر، مرجع تأييدكننده لازم است مدارك مربوط بـه اقـدامات انجـام شـده بـه منظور گواهي انطباق را تهيه كند.

آزمونه‌ها براي آزمون‌های تأييديه بايد تا آنجا كه ممكن است در يك زمان و مطابق بـا روش اجراي متقاضي گواهينامه فني، آماده‌سازی شـوند تـا تفاوت‌های ناشـي از تغييرات در آماده‌سازی آزمونه‌ها، به حداقل برسد. به طور هم‌زمان، آزمونه‌ها بـراي تعيـين چگـالي بايـد آمـاده شـوند. ايـن كـار بـه علـت ارتبـاط مشخصه‌های مواد با عملكرد در برابر آتش می‌باشد.

متناوباً چگالي ممكن است با اندازه‌گیری نمونه‌های واقعي تعيين شود.

در اغلب موارد، متقاضيان گواهينامه فني بايد اندودكاري خود را به هر دو روش اجرا شامل پاشش (سطوح بزرگ) و ماله‌کشی (سطوح كوچك) معرفي كنند. بنـابراين جـز در حالتي كه متقاضي گواهينامه فني روش اجرا را مشخص نمايـد يـا روش اجـراي پیچیده‌تری تعيين شود، آزمون‌ها بايد بر روي ماده اجرا شده به هر دو روش پاشش و ماله‌کشی انجام شوند و چگالي هر دو حالت، بايد اندازه‌گیری شود. در گواهينامه فني بايد مقادير چگالي و رواداری‌های آن‌ها براي اندودكاري اجرا شـده بـه هـر دو روش پاشش و ماله‌کشی ارائه شود (همچنين روش‌های اجرا هم بايد معرفي شوند). چگالي بايد با روش‌های مناسب با توجه به نوع اندودكاري تحت ارزيابي، تعيين شود.  چگالي تمام آزمونه‌ها لازم است در محدوده %15 ±مقدار متوسط آزمونه‌های مربـوط به آزمون‌های آتش باشد. اگر چگالی های اندازه‌گیری شده خارج از اين رو اداری‌های مشخص‌شده، باشند، آزمون‌های اضافي بايد براي ارزيابي طيـف گسترده‌تر چگـالي انجام شده و در گواهينامه فني ذكر شود. چگالي ذكر شده براي اندودكاري اجرا شـده همـراه بـارواداري آن، فـرض می‌شود مقداري است كه عملكردهاي اعلام شده در گواهينامه فني شـامل مقاومـت در برابـر آتش، بر اساس آن معتبر هستند. علاوه بر اين، مقدار اعلام شده براي چگالي همـراه بـا رواداري آن، ممكـن اسـت در گواهينامه فني مطابق با ساير روش‌ها، مشـخص شـود (برحسـب مقتضـي، INSO) (EN 1015-6 9150-6، (INSO 9150-10) EN 1015-10  يا ساير روش‌ها می‌توانند براي تعيين چگالي اعلام شده، به كار روند. در اين حالت مقدار متوسط بايد بر اساس حداقل 10 اندازه‌گیری تعيين شود). روش توافق شده براي اعلام چگالي همچنين بايد به منظور اهداف شناسايي و كنتـرل توليد كارخانه به كار رود. مقادير اعلام شده براي چگالي نيز ممكن اسـت بـه عنـوان معيارهايي براي آزمون‌های ميداني باشد.

ضخامت:

 ضخامت اندودكاري سفت شده براي تمام آزمونه‌ها بايد با استفاده از يك ميله يـا متـه به قطر يك میلی‌متر اندازه‌گیری شود، بـه طـوري كـه ميلـه يـا متـه در هـر وضـعيت اندازه‌گیری بايد داخل ماده شده تا آنجا كه نوك آن با سطح زيركار آزمونه تماس پيـدا كند. براي تعيين دقيق تراز سطح، در بالاي ميله يا مته بايد يك صفحه مدور فولادي به قطر تقريبي 50 میلی‌متر و حداقل 30 میلی‌متر، موجود باشد. براي آزمون‌های مقاومت در برابر آتش، ضخامت آزمونه بايد در نزديكي، بـين 50 تـا 100 میلی‌متر دور از هـر ترموكوپـل متصـل شـده بـه سـطح زيركـار، زيـر سيسـتم محافظت‌کننده در برابر آتش اجرا شده، اندازه‌گیری شود. براي ساير آزمونه‌ها، اندازه‌گیری‌ها بايد به طور يكنواخـت از نظـر هندسـي، بـر روي سطح آزمونه توزيع و انجام شود، اما بايد شامل اندازه‌گیری هر ضخامت کوچک‌تر قابل ديد باشد. حداقل تعداد اندازه‌گیری در هر آزمونه، برابر 10 می‌باشد.

ضخامت آزمونه نبايد بيشتر از 20 %مقدار متوسط روي كل سـطح آن انحـراف داشـته باشد. در اين حالت، مقدار متوسط بايد در ارزيـابي نتـايج و محدودیت‌های كـاربرد ارزيابي، استفاده شود. اگر بيش از 20 %انحراف وجود داشته باشد، حـداكثر ضـخامت ثبت شده بايد در ارزيابي استفاده شود. سطح زيركار براي آزمونه‌ها بايد منعكس كننده شـرايط سـطحي اعـلام شـده توسـط متقاضي گواهينامه فني باشد همان طور كه در دستورالعمل‌های اجرايـي محصـول، مشخص‌شده است. مگر اينكه براي يك آزمون خاص، طور ديگري مشخص‌شده باشد كه در اين صورت سطوح زيركار استاندارد زير براي آزمون‌ها بايد مورد استفاده قرار گيرد.

 تثبيت شرايط آزمونه‌ها و شرايط آزمون

آزمونه‌های اندودكاري بايد مطابق دستورالعمل‌های متقاضي گواهينامـه فنـي، اجـرا و كاملاً عمل‌آوری شوند. به جز وقتي كه نحوه آماده‌سازی در يك روش آزمون ارجاع داده شده، مشخص‌شده باشد، آزمونه‌های تهيه شده بايد در دماي 2±23 درجـه سليسـيوس و رطوبـت نسـبي 5±50 درصد، حداقل به مدت 28 روز نگهداري شوند يا تا زماني كه جرم ثابت شود، يعني تا زماني كه دو اندازه‌گیری متوالي جرم در طـي يـك دوره 24 سـاعته، كمتـر از 1درصد اختلاف داشته باشند.

• شرايط آزمايشگاهي بايـد داراي دمـاي 10±20 درجـه سليسـيوس و رطوبـت نسـبي 20±50 درصد باشد.
• يك سطح زيركار استاندارد مطابق بـا (13553  INSO ) 2010 : 13238  EN  بايـد مورد استفاده قرار گيرد، به طوري كه در يك فاصله بزرگتر يا مساوي80 میلی‌متر از تخته پشتبند، نصب شود. نتيجه اخذ شده بـراي همـه سـطوح زيركـار مـورد استفاده در اجرا كه در اين دستورالعمل ارائه شده‌اند، بـه كـار می‌رود. اگـر يـك سطح زيركار غير استاندارد براي آزمون استفاده شود، نتيجه اخذ شده فقـط بـراي آن سطح زيركار به كار می‌رود.
• در سـطوح زيركـار طبقه‌های A1 يـا A2 ،اندودکاری‌ها و مجموعه‌های اندودكاري بايد با حداكثر ضخامت خشك قابل اعمال، مورد آزمون قـرار گيرنـد. نتيجه اخذ شده براي همه ضخامت‌های اعمال شده تا ضخامت آزمـون شـده، بـه کار می‌رود.
• براي سطوح زيركار طبقه‌های B ،C ،D يا E ،اندودکاری‌ها و مجموعه‌های اندودكاري بايد با حداكثر و حداقل ضخامت خشك اعمال شـده، آزمـون شـوند. سه آزمونه بايد در هر ضخامت آزمـايش شـود. نتيجـه اخـذ شـده ، بـراي همـه ضخامت‌ها بين و شامل ضخامت‌های آزمون شده، به كار می‌رود.
• اگر اندودکاری‌ها و مجموعه‌های اندودكاري داراي پوشش‌های سطحي باشـند، آزمون بايد با آن پوششي انجام شود كه بر اسـاس سـوابق تجربـي در خصـوص فرمولاسيون، تجربه موجود يا آزمون، منجر به بدترين نتيجه شود.
• در حالت سطوح زيركار قابل اشتعال(يعني آن‌هایی كه به جز A1 طبقه‌بندی شده‌اند)، درز بين بالها بايد با پشم معدني طبقه‌بندی شده A1 يا مواد مشـابه ديگـر بـه منظـور جلوگيري از همكاري در آزاد شدن انرژي از سطوح زيركـار كـه عمـلاً هرگـز اتفـاق نخواهد افتاد، محافظت شوند (به شكل الف-1 توجه شود).
• مش سيمي ممكن است لازم باشد به سطح زيركـار متصـل شـود تـا از اينكـه اندودكاري به بالها چسبيده است، اطمينان حاصل شود.

انجـام آزمـون مشـعل كوچـك مطـابق بـا 11925-2 ) EN  ISO استاندارد ايران (INSO 7271-4

در صورت انجام اين آزمون، تهيه آزمونه‌ها و انجام آزمون بايد مطابق با الزامـات EN ISO 11925-2 (INSO 7271-4) انجام شود.

EN ISO 1182 (INSO 7271-1) و EN ISO 1716 (INSO 7271-5) انجام آزمون مطابق با

تهيه آزمونه‌ها و انجام آزمون‌ها بايد مطابق با الزامـات (7271-5  INSO)   1716 EN ISO و1) EN ISO 1182 (INSO 7271- انجام شود.

براي يك محصول بخصوص با فرمولاسیون‌های متفـاوت (مـثلاً يـك محصـول پايـه سيماني با چگالي يا سبكدانه متفاوت) اين آزمون‌ها بايد با آن پوششي انجام شـود كـه بر اساس سوابق تجربي، نوع فرمولاسيون يا آزمون، منجر به بدترين نتيجه شود.

در یک بررسی آزمایشگاهی نیز  بر روی بیش از 14 نمونه مختلف از پوشش‌های حفاظتی آتش‌سوزی به منظور بررسی رابطه بین ضخامت پوشش محافظ آتش سوزی و زمان قرار گرفتن در معرض گرما، مطالعات لازم انجام شد. تعدادی از پوشش‌ها با ترکیبات شیمیایی مختلف قادر به تعیین الگوهای رفتار مقاومت در برابر آتش هستند. در طول آزمون از روش‌های یک طرفه و حجمی با رعایت منحنی‌های دما-زمان استاندارد استفاده شد. برای روش یک طرفه، پوشش در یک طرف و تمام لبه‌های نمونه اعمال شد، در حالی که برای آزمایش حجمی، نمونه‌ها به طور کامل با پوشش محافظ آتش پوشانده شدند. نشان داده شده است که یک لایه پوشش از سطح نمونه در برابر قرار گرفتن در معرض حرارت برای مدت معینی محافظت می‌کند تا زمانی که اکسیداسیون کامل پوشش رخ دهد.

شرکت آبادگران با تولید انواع پوشش‌های ضدحریق و درنظر گرفتن الزامات بین المللی و استانداردهای موردنیاز این مواد در راستای پایدارسازی و دوام سازه ها قدم برداشته است.

پوشش سیمانی ضد حریق هیدروکربنی ABATAIKA-H1

نوعی پوشش ضدحریق بر پایه سیمان می­باشد که در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی به منظور مقاومت سازه ­ها و تجهیزات صنعتی در برابر شوک­ های حرارتی ناشی از حریق هیدروکربنی طراحی گردیده است. چسبندگی زیاد به سطوح فلزی و همچنین یکنواختی سطح نهایی اجرا شده و مقاومت به سایش فوق‌العاده بالای آن، از جمله مزایای مهم این محصول به شمار می­آید. UL1709 استاندارد مقاومت در برابر آتش این محصول می باشد.

پوشش ضد حریق پایه سیمان ABATAIKA-C1 

پوشش ضدحریق بر پایه سیمان می­باشد که با چگالی پایین به منظور مقاوم ­سازی در برابر حریق سلولزی، طراحی گردیده است. ABATAIKA-C1 کاملا عاری از آزبست می‌باشد. UL263-ASTM E 119- EN1363 استانداردهای مقاومت در برابر آتش این محصول هستند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه ضد حریق مقالات زیر را مطالعه فرمایید. 

پوشش های محافظت کننده سازه های فولادی در برابر آتش

پوشش های حفاظتی در برابر حریق برای سازه های فولادی