مخاطر الحريق تدفع إلى التدقيق في ألواح البوليمرات المقواة بالألياف في البناء

تخيل حريقًا مفاجئًا ينتشر بسرعة في جميع أنحاء المبنى، بينما تفشل تدابير السلامة من الحرائق التي تعتمد عليها بسبب مادة تبدو عادية - ألواح البلاستيك المقوى بالألياف (FRP) - مما يؤدي إلى أضرار لا تحصى. هذا ليس مبالغة. غالبًا ما تخفي ألواح FRP، المستخدمة على نطاق واسع كمواد بناء داخلية، مخاطر حريق مهملة تتطلب اهتمامًا عاجلاً.

فهم ألواح FRP

البلاستيك المقوى بالألياف (FRP)، يسمى أحيانًا البلاستيك المقوى بالزجاج (GRP)، هو مادة مركبة تتكون من مصفوفة بوليمر معززة بألياف. الألياف عادة ما تكون زجاجية ولكنها قد تشمل أيضًا الكربون أو البازلت أو السليلوز أو حتى الأسبستوس. مصفوفة البوليمر عادة ما تكون راتنج البوليستر، على الرغم من أنه يمكن استخدام مواد بلاستيكية حرارية أخرى.

في الهندسة المعمارية، تُستخدم ألواح FRP في المقام الأول كتشطيبات داخلية، مما يوفر العديد من المزايا:

• أسطح مقاومة للخدش بسبب القوام المتخصص
• سهولة التنظيف ومتطلبات الصيانة المنخفضة
• مقاومة للبقع والعفن والفطريات، مما يطيل عمر الخدمة

تحدي أداء الحريق

ومع ذلك، فإن ألواح FRP تمثل مخاوف كبيرة تتعلق بالسلامة من الحرائق عند تصميمها أو تركيبها بشكل غير صحيح. يمكن للمادة أن تسهل انتشار اللهب السريع عبر الأسطح، مما يخلق مشاكل متتالية:

• تفعيل الرشاشات المفرط:قد تؤدي النيران سريعة الحركة إلى تشغيل العديد من الرشاشات في وقت واحد، مما قد يؤدي إلى إرهاق أنظمة إمداد المياه وتقليل فعالية مكافحة الحرائق بشكل عام.
• انتشار اللهب يتجاوز استجابة الرشاشات:قد تتقدم النار إلى ما بعد نقطة المنشأ قبل تنشيط الرشاشات، مما يعرض جهود القمع الأولية للخطر ويسمح بتصعيد الحريق.

العوامل الحاسمة التي تؤثر على أداء الحريق

حددت الاختبارات الشاملة للحريق على نطاق واسع خمسة عوامل رئيسية تحدد سلوك لوحة FRP في سيناريوهات الحريق:

1. مواد الدعم

ألواح غير مدعومة:عندما يتم تركيبها بدون دعم على أي من الجانبين، تتبدد الحرارة بشكل فعال، مما يبطئ بشكل كبير انتشار اللهب. يحدث هذا لأن تبديد الحرارة يخفض درجات حرارة السطح، مما يمنع تفاعلات الانحلال الحراري التي تنتج غازات قابلة للاشتعال.

ألواح مدعومة:حتى التباعد البسيط (بضعة سنتيمترات) بين اللوحة والدعم يعيق تبديد الحرارة، مما يؤدي إلى رفع درجات حرارة السطح وتسريع انتشار اللهب. يثبت اختيار مادة الدعم أنه بنفس القدر من الأهمية - فالدعامات غير المقاومة للحريق تزيد من المخاطر.

2. أنظمة الرشاشات

القمع الفعال:يمكن لأنظمة الرشاشات الأوتوماتيكية المصممة بشكل صحيح أن تعيق بشكل كبير انتشار اللهب الأفقي، وتقلل من درجات حرارة السقف، وتطفئ الحرائق بعد تبديد الحرارة. تحقق الرشاشات ذلك عن طريق تبريد المناطق المحترقة وتخفيف تركيزات الغازات القابلة للاشتعال.

متطلبات التصميم:تعتمد فعالية النظام على معلمات التصميم المناسبة الخاصة بخصائص FRP، بما في ذلك نوع الرشاشات والتباعد ومعدل التدفق وضغط المياه.

3. مثبطات اللهب

تقليل الانتشار:في حين أن مثبطات اللهب لا يمكنها أن تجعل ألواح FRP غير قابلة للاشتعال (لا تزال مواد بلاستيكية)، إلا أنها يمكن أن تبطئ بشكل فعال انتشار اللهب وتساعد في إخماد الحرائق بعد تبديد الحرارة. تعمل مثبطات من خلال آليات مختلفة مثل تكوين طبقة واقية أو امتصاص الحرارة أو إطلاق الغاز الخامل.

قيود الأداء:تعتمد فعالية مثبطات اللهب على متغيرات متعددة بما في ذلك النوع الكيميائي والتركيز وتركيبة FRP وظروف الحريق. لذلك، يجب أن تكمل هذه الاستراتيجيات الشاملة للحماية من الحرائق بدلاً من استبدالها.

4. سمك اللوحة

تأخير الاحتراق:تقاوم الألواح السميكة الاحتراق لفترة أطول ولكنها تزيد بشكل متناقض من معدلات انتشار اللهب. يحدث هذا لأن الألواح السميكة تحتوي على المزيد من المواد القابلة للاشتعال، مما يؤدي إلى إطلاق حرارة وغازات قابلة للاشتعال أكبر عند الاشتعال.

توازن التصميم:يتطلب اختيار سمك اللوحة دراسة متأنية لأداء الحريق والمتطلبات الهيكلية وعوامل التكلفة. بشكل عام، يجب تحديد أرق الألواح التي تلبي الاحتياجات الهيكلية.

5. مواد التعزيز

حصائر الخيوط المقطعة أو الأقمشة غير المنسوجة:عندما تتكون من أقل من 50٪ بالوزن، فإنها تقلل من صلابة اللوحة، مما قد يؤدي إلى إنشاء ثقوب تسرع انتشار اللهب عن طريق زيادة مناطق تلامس الوقود والأكسجين.

الحبال المنسوجة:على العكس من ذلك، تعمل الحبال المنسوجة على تحسين الصلابة ولكنها تخلق شبكات ألياف مستمرة تسهل انتشار اللهب بشكل أسرع.

إرشادات تنفيذ السلامة

بناءً على هذه النتائج، يجب تنفيذ التدابير التالية لتقليل مخاطر الحريق عند استخدام ألواح FRP في البناء:

1. أنظمة الرشاشات: الحماية الأساسية

يجب تركيب أنظمة الرشاشات الأوتوماتيكية في جميع المناطق التي تحتوي على ألواح FRP، بغض النظر عن معالجة مثبطات اللهب. يجب أن تفي الأنظمة بالحد الأدنى من المتطلبات بما في ذلك:

• الكثافة:0.20 جالونًا في الدقيقة / قدم مربع (8 مم / دقيقة) على معظم منطقة 2000 قدم مربع (186 م²) البعيدة
• بدل تيار الخرطوم:250 جالونًا في الدقيقة (950 لترًا / دقيقة)
• عامل K:الحد الأدنى K5.6
• تصنيف درجة الحرارة:165 درجة فهرنهايت (74 درجة مئوية)

تمثل هذه المعلمات متطلبات أساسية. يجب أن تتضمن التصميمات الفعلية تقييمات أكثر صرامة بناءً على الإشغال والاعتبارات الهيكلية.

2. تركيب الألواح: تحسين تبديد الحرارة

يجب إعطاء الأولوية لتركيب ألواح FRP غير المدعومة. حتى التباعد البسيط للدعم يعيق تبديد الحرارة. عندما يكون الدعم أمرًا لا مفر منه، التزم بهذه المواصفات:

• الحد الأقصى للسمك:1/16 بوصة (1.6 مم)
• الحد الأقصى للوزن:8 أوقية / قدم مربع (2.4 كجم / م²)
• معالجة مثبطات اللهب:متوافقة مع ASTM E-84 مع مؤشر انتشار اللهب ≤25
• التعزيز:خيوط مقطعة أو ألياف غير منسوجة مستمرة

3. مواد الدعم: حواجز الحريق

عندما يكون الدعم ضروريًا، حدد المواد ذات الخصائص المقاومة للحرارة الفائقة مثل:

• لوح جبس من النوع X (بحد أدنى 1/2 بوصة / 13 مم)
• خشب رقائقي قياسي أو معالج بمثبطات الحريق (بحد أدنى 1/2 بوصة / 13 مم)
• فولاذ (الحد الأدنى 26 مقياس / 0.5 مم)
• ألومنيوم (الحد الأدنى 0.032 بوصة / 0.8 مم)

بالإضافة إلى ذلك، قم بتركيب رشاشات محيطية سريعة الاستجابة على طول حواف السقف بالقرب من الجدران، على بعد حوالي 2 قدم من الجدران على فترات 10 أقدام. يجب أن تتميز هذه الرشاشات بما يلي:

• عامل K الأدنى: 1/2 بوصة (13 مم)
• تصنيف درجة الحرارة: 165 درجة فهرنهايت (74 درجة مئوية)

يجب أن تستوعب الأنظمة المحيطية التشغيل المتزامن لما لا يقل عن 10 رشاشات بحد أدنى 20 جالونًا في الدقيقة (76 لترًا / دقيقة) تدفق لكل رشاش، بالإضافة إلى بدل تيار خرطوم 250 جالونًا في الدقيقة (950 لترًا / دقيقة). لاحظ أنه ليست هناك حاجة إلى موازنة الأنظمة المحيطية هيدروليكيًا مع أنظمة رشاشات السقف.

4. أنظمة الألواح الساندويتشية: حماية معززة

عندما تشكل ألواح FRP جزءًا من أنظمة الألواح الساندويتشية (على سبيل المثال، مع رغوة البوليسترين أو البولي يوريثين أو البولي إيزوسيانورات)، قم بتنفيذ هذه التدابير الإضافية:

• زيادة الحد الأدنى لتدفق الرشاشات إلى 30 جالونًا في الدقيقة (114 لترًا / دقيقة)
• ضمان التوازن الهيدروليكي بين أنظمة الرشاشات المحيطية والسقفية

5. تقييم المخاطر المهنية

بالنظر إلى تعقيد المخاطر المتعلقة بالحريق المرتبطة بـ FRP، يوصى بشدة بإجراء تقييم للمخاطر المهنية لكل من المباني القائمة والمشاريع الجديدة. يمكن للخبراء المؤهلين تقييم سيناريوهات الخسارة المحتملة للممتلكات والتوصية باستراتيجيات التخفيف المناسبة.