از زمانی که حادثه مربوط به ساختمان پلاسکو در تهران یا برج گرانفل در لندن رخ داد، بحث مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش به شدت رواج یافته است و اغلب افراد جامعه تمایل دارند که این مورد اطلاعات بیشتری داشته باشد. وقتی که یک ساختمان مدرن ساخته شده از مصالح مختلف را می‌بینیم، طبیعتاً انتظار داریم که سطح مقاومت بالایی در برابر حوادث طبیعی و غیر طبیعی از خود نشان دهد.
اما وقتی که به صورت جزئی به بررسی مصالح استفاده شده در آنها می‌پردازیم، موضوع به شکل دیگری تغییر می‌کند و بحث مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش وارد جزئیات آنها میشود. طبیعتاً در یک ساختمان تجاری یا مسکونی، مصالح مختلفی مانند سنگ، فولاد، بتن، شیشه غیره استفاده میشود که هر کدام از آنها خصوصیات و ویژگی‌های منحصر به خود را دارند.
بنابراین در این مطلب، سعی می‌کنیم که مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش را به صورت تک به تک بررسی کنیم. البته متن تکمیلی مربوط به هر کدام از این مساله را میتوانید در وبلاگ بتن آماده پاسارگاد پیدا کنید.
چرا مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش اهمیت دارد؟
قبل از اینکه بخواهیم تک تک مصالح ساختمانی استفاده شده در یک پروژه را اسم ببریم و مقاومت آنها را در برابر آتش سوزی یا حرارت مورد بررسی قرار دهیم، لازم است که اهمیت این موضوع بیشتر مشخص است. زمانی که یک ساختمان دچار آتش سوزی میشود، اگر مصالح آن مقاومت بالایی در برابر حرارت از خود نشان دهند، احتمال سقوط ساختمان بسیار پایین می‌آید و تنها ممکن است بخش‌های بسیار جزئی از آنها دچار حریق شود.
اما در این میان، مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش برای هر کدام از آنها متفاوت است و نباید انتظار داشته باشیم که همه آنها در یک سطح باشند. خوشبختانه، بتن یکی از مقاوم‌ترین مصالح ساختمانی در برابر شعله مستقیم است و به همین دلیل گروه‌های واکنش سریع مانند گروه‌های آتش نشانی همین موضوع اتکا کرده و فرایند نجات افراد را انجام می‌دهد.
البته برخی دیگر از این مساله، ذوب می‌شوند و برخی دیگر نیز احتمال انفجار دارند. مصالح ساختمانی را به هفت گروه تقسیم کرده‌ایم سعی می‌کنیم که عکس العمل آنها را به صورت مجزا مورد بررسی قرار دهیم.
سنگ
سنگ‌ها از لحاظ هدایت حرارتی بسیار بد هستند، اما به شدت تحت تأثیر آتش سوزی قرار می‌گیرند. این به این دلیل است که سنگ ها در صورت گرم شدن، به طور ناگهانی خنک میشود. به عنوان مثال، گرانیت در صورت مواجهه با آتش سوزی، به شدت منفجر شده و به راحتی به تکه‌های زیادی تبدیل میشود. سنگ آهک توسط آتش‌های معمولی نیز فرو ریخته میشود. ماسه سنگ های استفاده شده در بتن با دانه‌های خوب می‌تواند به طور کلی مقاومت بالایی در برابر شعله مستقیم آتش داشته باشد، اما در برخی موارد ممکن است در بدنه آنها ترک‌هایی به وجود می‌آید که احتمال تبدیل آنها به شکاف جدی نیز وجود دارد.
آجر
دومین موردی که از لحاظ مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش مورد بررسی قرار می‌دهیم، این آجرها هستند که مشخص شده است که به طور جدی تحت تأثیر حرارت قرار نمی‌گیرند و حتی می‌تواند دماهای بسیار بالا در حدود ۱۲ هزار تا ۱۳ هزار درجه سانتی گراد را تحمل کنند. این به این دلیل است که آجرها از یک هدایت حرارتی بسیار ضعیف برخوردار هستند.
بنابراین اگر در یک سازه، نوع ملات و کیفیت کار اجرایی خوب باشد، ذات آجر می‌تواند مقاومت خوبی به آتش نشان دهد. به همین دلیل است که اکثر مهندسین سازه ترجیح می‌دهند که از آجر در سازه‌های خود استفاده کنند. با این حال، آجرها محدودیت‌های ساختاری خاص خود را دارند که سعی می‌کنیم در مطالب بعدی بیشتر به این محدودیت‌ها بپردازیم.
الوار و تخته‌های چوبی
به عنوان یک قاعده کلی، عناصر ساختاری ساخته شده از چوب و الوارهای چوبی مقاومت چندانی در برابر آتش‌سوزی از خود نشان نمی‌دهند و به سرعت تخریب میشود. علاوه بر این، این گروه از مصالح ساختمانی می‌توانند به شدت آتش را شعله ور کنند. البته چوب استفاده شده در بخش‌های سنگین یک سازه ممکن است درجه بالایی از مقاومت در برابر آتش را از خود نشان دهد، زیرا چوب استفاده شده در آنها بسیار گران و با قابلیت‌های ویژه است.
به منظور ایجاد مقاومت در برابر آتش در مصالح چوبی، سطوح چوب معمولاً با برخی از مواد شیمیایی خاص مانند فسفات آمونیوم و سولفات آمونیوم، بوراکس و اسید بوریک، کلرید روی و غیره پوشش داده میشود. چنین پوشش‌هایی بر روی سطح چوب باعث کاهش تأثیر دما بر روی بدنه چوب میشود. با استفاده از این پوشش‌ها و برخی رنگ‌های خاص، می‌توان چوب‌های کامپوزیتی را به وجود آورد که در برابر آتش مقاوم هستند. در هر صورت، در بررسی مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش می‌توان ضعیف‌ترین نمره را به چوب داد.
آهن و چدن
این مواد به ندرت به عنوان مصالح ساختمانی در حال حاضر استفاده میشود. آهن و چدن به هنگام گرم شدن، به سرعت گرمای خود را از دست می‌دهند و احتمالاً تبعات زیادی مانند ذوب شدن را خواهند داشت. از این رو، معمولاً زمانی که از این مصالح در یک پروژه ساختمانی استفاده می‌شوند، سطح آنها را با یک دیوار آجری یا یک لایه ضخیم از بتن پوشش می‌دهند تا هم انتقال حرارت آنها مختل شود و هم استحکام آنها افزایش یابد.
شیشه
شیشه به عنوان یک هادی ضعیف گرمائی شناخته میشود و معمولاً انبساط آن به دلیل حرارت بسیار کم است. این مواد زمانی که حرارت داده می‌شوند، به سرعت و به طور ناگهانی گرمای خود را از دست داده و احتمال خرد شدن آنها وجود دارد. به همین دلیل، قرار گرفتن شیشه در معرض شعله مستقیم، می‌تواند تبعات شدیدی داشته باشد.
شیشه تقویت شده با سیم‌های فولادی، مقاومت بیشتری در برابر حرارت نسبت به سنگ و شیشه معمولی دارد می‌تواند بدون تغییر شکل ناگهانی و یا بدون ایجاد ترک، مقاومت کند. شیشه‌های سیمی، حتی اگر شکسته شوند، تبدیل به ذرات شیشه‌ای می‌شوند که در موقعیت اصلی و قبلی خود باقی می‌مانند و خطر آنها بسیار کمتر است. البته باید بپذیریم که از لحاظ مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش ، شیشه یک گزینه ضعیف محسوب میشود.
فولاد
فولاد هدایت گرمایی خوبی دارد و از این رو، درصورت آتش سوزی سریعاً گرم میشود. یافته‌های تحقیقاتی نشان می‌دهند که فولاد در برابر آتش سوزی، مقاومت کششی خود را از دست می‌دهد و استحکام عملکرد فولاد در دمای ۶00۰ درجه سانتیگراد، حدود یک سوم استحکام آن در دمای طبیعی است. بنابراین، در آتش سوزی‌های شدید، فولاد ممکن است رفتارهایی از خود نشان دهد که استحکام آن را کاهش دهد. فولاد به طور کامل در دمای ۱۴۰۰۰ درجه سانتی گراد ذوب میشود. همچنین مشخص شده است که اگر از نگاه‌های سطحی برای پوشش دادن فولاد استفاده شود و این پوشش‌ها در برابر آتش سوزی مقاوم نباشند، ممکن است به گسترش شعله در سطح ساختمان کمک کنند و در نتیجه شدت آتش افزوده شود.
بتن
آخرین موردی که می‌خواهیم از لحاظ مقاومت مصالح ساختمانی در برابر آتش مورد بررسی قرار دهیم، بتن است که دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر آتش است. رفتار واقعی بتن در مورد آتش سوزی به کیفیت سیمان و مصالح استفاده شده در آن بستگی دارد. در مورد بتن‌های مسلح شده مانند بتن آرمه و بتن پیش ساخته، مسئله وجود فولاد در ساختار آنها بسیار تاثیرگذار است. توجه داشته باشید که پوشش‌های بتنی بزرگ، مقاومت بالاتری نسبت به لایه‌های بتنی کوچکتر دارند.
بر طبق استاندارد، استحکام بتن تا زمانی که دمای محیط به بالاتر از ۲۵۰ درجه سانتیگراد برسد، تغییر محسوسی ندارد. کاهش در استحکام این مصالح ساختمانی زمانی شروع میشود که دمای محیط به بالاتر از ۲۵۰ درجه سانتیگراد برسد. معمولاً، سازه‌های بتنی مسلح شده با فولاد می‌توانند در حدود یک ساعت در دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد مقاومت کنند. با این وجود، بتن سیمانی را می‌توان یکی از مصالح ساختمانی مقاوم در برابر آتش سوزی معرفی کرد.
تلاش ما در گروه کارخانه بتن آماده پاسارگاد به صورتی است که اطلاعات کافی و دقیق را در مورد مصالح ساختمانی و عکس العمل آنها در شرایط مختلف را ارائه دهیم. اگر می‌خواهید به شکل فنی با کارخانه بتن آماده آشنا شوید، یا اگر به دنبال سفارش خرید بتن آماده، تیرچه و بلوک، بلوکهای سیمانی، و گروت ساختمانی هستید، با ما در تماس باشید.