الزامات واکنش در برابر آتش برای مصالح در تصرف‌ها و فضاهای درمانی و عمومی و بررسی تطبیقی بیمارستان‌های 64 تختخوابی بندر گز و قرچک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

عضو هیأت علمی بخش مهندسی آتش، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی

چکیده

چکیده
آتش‌سوزی یک خطر جدی برای ساختمان‌ها و ساکنین آن می‌باشد. بنابراین ایمنی در برابر آتش باید به خوبی در طراحی و اجرای ساختمان رعایت شود. بخصوص نازک‌کاری‌ها و مصالح، دارای نقش بسیار مهمی از این نظر هستند. انتخاب صحیح مصالح در فضاهای مختلف توسط مهندسین معمار می‌تواند از وقوع و گسترش آتش‌سوزی‌ها جلوگیری نماید و فرصت لازم برای تخلیه ساختمان و مقابله با حریق را امکان‌پذیر سازد. بخصوص فضاهای بیمارستانی از این نظر بسیار حساس هستند. برای این هدف، باید روش طبقه‌بندی و الزامات ساختمانی مناسب تدوین شود. در این مقاله روش‌های معتبر طبقه‌بندی خطرپذیری مصالح در برابر آتش بحث و مقایسه شده است. مفاهیم و پارامترهای مؤثر در رفتار مصالح در برابر آتش بحث شده است. روش طبقه‌بندی ملی، آزمون‌های آتش، روش علمی مقیاس کوچک و الزامات آتش برای نازک‌کاری‌های فضاهای مختلف ارائه شده است. الزامات خاص فضاهای بیمارستانی به صورت خاص ارائه شده است. امکانات لازم برای اجرای این ضوابط در کشور کاملاً موجود است و می‌تواند مورد استفاده مهندسین و معماران قرار گیرد. طبقه بندی تعدادی از مصالح ساختمانی موجود در کشور از نظر خطر حریق با توجه به نتایج آزمون های تجربی صورت گرفت که اکثر آنها رفتار خطرناکی بروز دادند. همچنین بررسی از نظر خطر حریق و مقایسه تطبیقی برای مصالح نازک کاری به کار رفته در دو بیمارستان 64 تختخوابی صورت گرفت و نتایج آن ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


الزامات واکنش در برابر آتش برای مصالح در تصرف­ها و فضاهای درمانی و عمومی و بررسی تطبیقی بیمارستان­های 64 تختخوابی بندر گز و قرچک

 

سعید بختیاری

عضو هیأت علمی بخش مهندسی آتش، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی

bakhtiyari@bhrc.ac.ir

                                   

چکیده

آتش­سوزی یک خطر جدی برای ساختمان­ها و ساکنین آن می­باشد. بنابراین ایمنی در برابر آتش باید به خوبی در طراحی و اجرای ساختمان رعایت شود. بخصوص نازک­کاری­ها و مصالح، دارای نقش بسیار مهمی از این نظر هستند. انتخاب صحیح مصالح در فضاهای مختلف توسط مهندسین معمار می­تواند از وقوع و گسترش آتش­سوزی­ها جلوگیری نماید و فرصت لازم برای تخلیه ساختمان و مقابله با حریق را امکان­پذیر سازد. بخصوص فضاهای بیمارستانی از این نظر بسیار حساس هستند. برای این هدف، باید روش طبقه­بندی و الزامات ساختمانی مناسب تدوین شود. در این مقاله روش­های معتبر طبقه­بندی خطرپذیری مصالح در برابر آتش بحث و مقایسه شده است. مفاهیم و پارامترهای مؤثر در رفتار مصالح در برابر آتش بحث شده است. روش طبقه­بندی ملی،      آزمون­های آتش، روش علمی مقیاس کوچک و الزامات آتش برای نازک­کاری­های فضاهای مختلف ارائه شده است. الزامات خاص فضاهای بیمارستانی به صورت خاص ارائه شده است. امکانات لازم برای اجرای این ضوابط در کشور کاملاً موجود است و می­تواند مورد استفاده مهندسین و معماران قرار گیرد. طبقه بندی تعدادی از مصالح ساختمانی موجود در کشور از نظر خطر حریق با توجه به نتایج آزمون های تجربی صورت گرفت که اکثر آنها رفتار خطرناکی بروز دادند. همچنین بررسی از نظر خطر حریق و مقایسه تطبیقی برای مصالح نازک کاری به کار رفته در دو بیمارستان 64 تختخوابی صورت گرفت و نتایج آن ارائه شده است.

 

واژگان کلیدی: بیمارستان، ساختمان­های درمانی، مصالح نازک­کاری، واکنش در برابر آتش، مقاومت در برابر آتش، روش طبقه­بندی

 

 

1-         مقدمه

برای طراحی و ساخت یک ساختمان خوب نیاز به در نظر گرفتن نیازها و الزامات مختلفی می‌باشد، به طوری که ایمنی و آسایش برای ساکنین در سطح مطلوبی فراهم گردیده و عمر اقتصادی ساختمان تضمین گردد. طبق مصوبات اتحادیه اروپا در سال 1988 [1] کلیه مصالح و سیستم­های ساختمانی در سطح اتحادیه باید از نظر پایداری سازه­ای، ایمنی در برابر آتش‌سوزی‌، بهداشت، سلامتی و محیط زیست، ایمنی در زمان بهر‌ه‌‌برداری، حفاظت در برابر نوفه (صداهای ناخواسته) و حفظ انرژی و حرارت بررسی و گواهی ارزیابی فنی دریافت نمایند.

روش­های مختلف طراحی ایمنی در برابر آتش در مرجع [2] ارائه شده است. یکی از جنبه‌های مهم طراحی ایمنی در برابر آتش برای ساختمان‌ها، شناخت رفتار مصالح و سیستم‌های ساختمانی در برابر آتش و پیش‌بینی رفتار آتش‌سوزی در ساختمان است. بسیاری از مصالح و نازک­کاری­های جدید   می­توانند از نظر رفتار در برابر آتش و گسترش آتش‌سوزی در ساختمان خطر بالایی ایجاد نمایند. بخصوص در سال­های اخیر مصالح پلیمری متنوع برای کاربردهای مختلف (مانند      نازک­کاری، تزئینات، عایق حرارتی، جاذب صدا و ...) به صنعت ساختمان راه یافته که بسیاری از آنها قابلیت اشتعال بالایی دارند، مگر اینکه با مواد افزودنی مناسب، در حد کافی کندسوز شده باشند. انواع MDF، HDF، مصالح چوبی، PVC، موکت، نازک‌کاری‌های سلولزی، مصالح کامپوزیتی، پلی­کربنات و ... از جمله این مصالح هستند. ‌بنابراین لازم است تا مقررات و استانداردهای ایمنی در برابر آتش توسعه یابند و جوانب ایمنی در برابر آتش در ساختمان‌ها از این نظر رعایت شود. همچنین معماران و طراحان باید در انتخاب مصالح نازک­کاری برای فضاهای مختلف به این موضوع توجه نمایند. برای این منظور لازم است تا با استفاده از تحقیقات تجربی، رفتار مواد و مصالح مختلف در برابر آتش شناخته شود. رفتار مواد در برابر آتش باید به وسیله آزمایش­های آتش تعیین و طبقه­بندی شود و با وضع الزامات و مقررات مناسب، از کاربرد مصالح خطرناک در ساختمان و یا در فضاهایی که به ایمنی بیشتری نیاز است، جلوگیری شود. همچنین برای ساختمان­های بزرگ می­توان با استفاده از روش­های دینامیک سیالاتی محاسباتی، توسعه آتش‌سوزی در ساختمان‌ها را با سناریوهای مختلف مدل نمود تا بتوان طراحی مناسب ایمنی در برابر آتش در ساختمان‌ها را انجام داد.

بیمارستان­ها و فضاهای درمانی به علت شرایط خاص خود، باید از استانداردها و مشخصات بالایی از نظر ایمنی در برابر آتش برخوردار باشند. طبیعی است که فرار یا جابجایی بیماران بستری از ساختمان به علت آتش­سوزی، با معضلات بسیار زیاد همراه است و باید از روش­های دیگر (مانند خروج افقی یا فضاهای پناه­دهی) استفاده کرد. اما الویت با آن است که با روش­های پیشگیرانه و از جمله با کاربرد مصالح مناسب    نازک­کاری از وقوع یک حریق بزرگ در بیمارستان جلوگیری کرد. بنابراین مصالح نازک­کاری موجود در فضاهای مختلف بیمارستان باید از مشخصات فنی مناسب در برابر آتش برخوردار باشد. سطح ایمنی لازم و پارامترهای مؤثر مورد سوال است. در این مقاله در مورد الزامات واکنش در برابر آتش برای مصالح در  تصرف­ها و فضاهای درمانی بحث و بررسی شده است. به این منظور یک سناریوی عمومی گسترش  آتش­سوزی ارائه شده، نقش پارامترهای واکنش در برابر آتش مصالح (Reaction to fire of materials) و تأثیر آنها در گسترش آتش­سوزی بحث شده است. روش­های متداول و جدید طبقه­بندی     خطر­پذیری مواد در برابر آتش بررسی و مقایسه شد. الزامات واکنش در برابر آتش برای مصالح در تصرف­ها و فضاهای مختلف بر اساس مقررات معتبر بین­المللی مطالعه و اصول و فلسفه نهفته در آنها توضیح داده شده است. نهایتاً الزمات واکنش در برابر آتش برای مصالح در تصرف­ها و فضاهای درمانی با توجه به شرایط ایران تعیین و پیشنهاد شده است.

نتایج آزمون آتش برای تعدادی از مصالح تحلیل و شرایط تطبیقی دو بیمارستان (با توجه به اطلاعات تهیه شده از سازمان مجری ساختمان های دولتی و عمومی) بررسی شد.

 

2-     مراحل گسترش آتش‌سوزی در ساختمان

گسترش حریق در ساختمان از سه مرحله اصلی افروزش، رشد و حالت پایدار تشکیل می­شود. نهایتاً زوال حریق و یا اطفای آن توسط عوامل بیرونی رخ می­دهد. افروزش به معنای شروع آتش­سوزی از یک عامل است که باعث احتراق و پدید آمدن شعله می­شود. مرحله رشد شامل انتقال حرارت و افزایش سطوح مواد و مصالح در حال سوخت است. در ساختمان­ها وجود سقف در بالای آتش نقش مستقیم در افزایش گرمای تابشی بر روی سطح مواد سوختی داشته و وجود دیوارها این اثر را تشدید می‌کند (شکل 1). "منحنی رشد حریق" (Room flashover) از رسم تغییرات دمای آتش برحسب زمان به دست می­آید (شکل 2). شروع منحنی از لحظة افروزش بوده و فرض می­شود که اکسیژن به اندازه کافی وجود دارد. منحنی شکل 2 به صورت کاملاً عمومی ارائه شده و بسته به شرایط می­تواند تغییرات زیادی نماید. با گسترش آتش به سطح زیر سقف، مساحت سطح داغ به مقدار زیادی افزایش می‌یابد و در نتیجه تابش حرارت به طرف سطح مواد قابل احتراق به طور محسوسی افزایش می‌یابد. در یک اتاق معمولی با مبلمان و وسایل معمولی، این اتفاق می‌تواند در دمای حدود 550 درجه سلسیوس رخ ‌دهد. در این زمان باقی­مانده مواد سوختنی به سرعت به دمای شعله‌وری خود رسیده و ظرف چند ثانیه کوتاه مشتعل می‌شوند. این انتقال ناگهانی با نام "مرحله گرگرفتن اتاق" (Room flashover) شناخته می‌شود و نشان‌دهندة آغاز مرحله پایدار حریق است و در آن شعله‌های آتش کل فضای بسته را در برمی‌‌گیرد. باید توجه داشت که هر چقدر سطح مواد سوختی بیشتر باشد احتمال رسیدن به لحظه گر گرفتگی و تبدیل شدن شعله­ها به یک آتش‌سوزی بزرگ بیشتر است. بنابراین مصالح نازک کاری نقش بسیار مهم و کلیدی در گسترش آتش­سوزی در ساختمان دارند

 

شکل 1- آتش‌سوزی در یک فضای بسته

 

شکل 2- منحنی استاندارد رشد حریق

 

3-    مرور روش‌های طبقه بندی مصالح نازک کاری از نظر خطر حریق و مقررات مربوط

ارزیابی عملکرد محصولات ساختمانی در برابر حریق در دو حوزه اصلی زیر صورت می‌گیرد:

 

الف ـ واکنش مواد در برابر آتش: میزان مشارکت یک فرآورده در گسترش حریق است. از آزمایش­های مهم واکنش در برابر آتش می‌توان افروزش‌پذیری، قابلیت سوختن، پیشروی سطحی شعله بر روی مصالح و فرآورده‌ها، شدت رهایش گرما، دود و گازهای سمی بر اثر سوختن را نام برد. برای هر یک از این مشخصات، آزمایش­های متنوعی وجود دارد که بر حسب ابعاد آزمایش، نوع و کاربرد فرآورده مورد نظر و استاندارد مرجع متفاوت است.

 

ب ـ مقاومت در برابر آتش: عبارت از توانایی یک فرآورده و جزء ساختمانی برای جلوگیری از گسترش حریق از فضایی که حریق در آن کاملاً گسترش یافته به فضاهای مجاور است و با آزمایش‌های مقاومت در برابر آتش ارزیابی می‌گردد.

موضوع دیگر ارزیابی قابلیت سوختن مواد است که در مقررات امریکایی تأثیر مهمی در ابعاد ساختمان دارد. بابراسکاس [3] با توجه به روش­های عملکردی و مهندسی آتش، نحوه کاربرد این پارامتر در طبقه بندی­های متداول در مقررات ساختمانی امریکا را نقد کرده و معتقد به جایگزینی شدت رهایش گرما به جای آن است. اما به هر حال، این طبقه­بندی کماکان در مقررات ساختمانی امریکا عامل تعیین­کننده برای محدودیت ابعادی ساختمان­ها است. این طبقه­بندی در مقررات رسمی و پیشنهادی موجود در ایران نیز وجود دارد که از جمله می توان مبحث سوم و آیین­نامه 682 مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی [4] را نام برد. طبق این مقررات، ساختارهای ساختمانی به پنج نوع 1 تا 5 دسته‌بندی می­شوند. ساختارهای نوع 1 و 2 جزو ساختارهای غیر قابل سوختن هستند و اجزای آنها از مصالح غیر قابل سوختن می­باشد. اجزای ساختمانی ساختار نوع 1 نسبت به ساختار نوع 2 دارای درجه مقاومت بالاتری در برابر آتش است و به این علت محدودیت‌های ابعادی آن کمتر است. برای اطلاع از الزامات مقاومت در برابر آتش به آیین­نامه 682 مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی مراجعه شود.

 

3-1-  مرور روش­های مهم بین­المللی برای طبقه بندی خطرپذیری مصالح و فرآورده‌های ساختمانی در برابر آتش

یکی از پارامترهای قدیمی برای طبقه­بندی مواد در برابر آتش، سرعت و میزان پیشروی شعله بر روی نازک­کاری­ها است. تحقیقات نشان می‌‌دهد که در پوشش سقف‌‌ها باید حتی‌‌الامکان از کاربرد مصالح قابل سوختن پرهیز نمود. در حوزة آزمایش‌های مقیاس کوچک در استانداردهای بین‌‌المللی، روش ISO 5658 برای ارزیابی این مشخصه تدوین شده است (شکل 3).

آزمایش‌های متعددی برای ارزیابی پیشروی شعله بر روی مصالح درکشورهای مختلف استفاده شده است. از جمله استاندارد بریتانیا و کوره اشتاینر را می­توان نام برد. در روش امریکایی اشتاینر، اندازه‌‌گیری نسبی پیشروی شعله و چگالی دود در مقایسه با نوع بخصوصی از چوب بلوط قرمز و تخته سیمانی مسلح با الیاف تحت شرایط ویژه در معرض آتش، آزمون می‌شود. این آزمون یک روش سنتی قدیمی است و از لحاظ علمی قابلیت رقابت با روش­های نوین بین­المللی و اروپایی را ندارد. با این وجود در امریکا به علت تاریخچه موضوع و وابستگی صنایع امریکایی هنوز استفاده می­شود. البته در ایالات متحده نیز اثر روش­های جدید بین­المللی بر روی مقررات و نیاز به تغییر آن مورد بحث است.

 

شکل 3- تصویری از آزمون پیشروی سطحی شعله طبق استانداردهای ISO و IMO

(آزمایشگاه آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی)

از روش‌های بسیار مهم برای تعین خطر مواد از نظر گسترش آتش‌سوزی، مشارکت آنها در رسیدن به نقطه گرگرفتن است. نقطه گرگرفتن، لحظه‌ای بحرانی در آتش‌سوزی است که در آن هیچ موجود زنده‌ای در فضای وقوع آتش‌سوزی وجود نخواهد داشت. بنابراین ایجاد ارتباط بین رفتار ماده در برابر آتش و لحظه گرگرفتگی سراسری، شاخص مناسبی برای ارزیابی ریسک آتش‌سوزی مواد است. آزمون گوشه اتاق، یک مدل برای این پدیده است (شکل 4). سوندستروم و گورانسون [5] بر اساس نتایج آزمون گوشه اتاق، یک طبقه‌بندی برای رفتار مواد در برابر آتش پیشنهاد کردند. منبع افروزش یک مشعل گازی در گوشه اتاق است که در 10 دقیقه ابتدایی آزمون، kW100 و سپس kW300 انرژی آزاد می‌کند. چنانچه اتاق تا 20 دقیقه به مرحله گرگرفتن نرسد، آزمون قطع می‌شود. گرگرفتن هنگامی رخ می‌دهد که شدت رهایش گرما به kW1000 برسد و تقریباً همزمان با خروج شعله‌های آتش از درگاه اتاق است. نمونه در کل نازک‌کاری دیوار و سقف نصب می‌شود. سوندستروم و گورانسون [5] با این روش بیش از 20 ماده را آزمون و یک روش طبقه‌بندی به صورت ارائه شده در شکل 5 پیشنهاد کردند. در این طبقه‌بندی، کلاس A متناظر با محصولات با سوختن محدود است و موادی مانند پشم‌های معدنی و تخته گچی را در بر می‌گیرد. طبقه B موادی هستند که در طول کل 20 دقیقه آزمون، به حالت گرگرفتگی نزدیک می‌شوند، اما گرگرفتگی رخ نمی‌دهد. به همین ترتیب سایر طبقات به پدیده واقعی آتش­سوزی مرتبط هستند.

 

شکل 4- نمایی از دستگاه آزمون گوشه اتاق 9705 ISO

 

 

 

شکل 5- حدود طبقه پیشنهاد شده برای آزمون گوشه اتاق [5]

 

تحقیقات نشان داد که آزمون گوشه اتاق قابلیت بسیار خوبی برای طبقه‌بندی واقع‌گرایانه رفتار مواد در برابر آتش دارد. اما این آزمون هزینه بالایی داشته و تکرار آن برای کارهای آزمایشگاهی و مقرراتی، چندان اقتصادی نیست. ویکستروم و گورانسون [6 و 7] و ریچاردسون [8] تلاش کردند تا با استفاده از گرماسنجی مقیاس کوچک، ‌گرمای آزاد شده در آزمون گوشه اتاق را پیش‌بینی نمایند. اوستمان و نوسبام (Östman And Nussbaum) [9 و 10] مطالعات گسترده تجربی و ریاضی برای برقراری ارتباط بین نتایج گرماسنجی و نقطه گرگرفتن در آزمون گوشه اتاق انجام دادند. همبسته‌سازی به وسیله زمان افروزش و کل رهایش گرما به تنهایی موفق نبود. ترکیب شدت رهایش گرما و زمان افروزش نتایج بهتری به همراه داشت. آنها در پژوهش دیگری همبستگی بین پارامترهای مختلف به دست آمده از آزمون گرماسنجی، در 300 ثانیه پس از افروزش و زمان گرگرفتن در آزمون گوشه اتاق را بررسی کردند. بررسی بر روی 39 مصالح که اطلاعات آنها از پروژه‌های اروپایی جمع شده بود، صورت گرفت. بهترین معادله با ضریب همبستگی حدود 97/0 به شرح زیر به دست آمد:

(1)

 

که در آن tfo (ثانیه) زمان گرگرفتن در آزمون گوشه اتاق، tig (ثانیه) زمان افروزش در گرماسنجی تحت تابش kW/m250، THR300 (J/m2) کل رهایش گرما در مدت 300 ثانیه پس از افروزش تحت تابش kW/m250، r (kg/m3) چگالی متوسط، a و b اعداد ثابت هستند.

برخی از پژوهشگران از حاصل تقسیم پیک شدت رهایش گرما به زمان افروزش (PRHR/TTI)، حاصل از آزمون گرماسنجی، به عنوان شاخصی برای میل به گرگرفتگی (Propensity To Flashover) استفاده کرده‌اند که تحت عنوان پارامتر x معرفی شده است. هر چه مقدار پارامتر x بزرگتر باشد، زمینه وقوع گر گرفتگی ناشی از سوختن ماده بیشتر است. پترلا [11] با بررسی نتایج آزمون‌های مختلف، مطرح کرد که برخی از مواد به علت چگالی کم آنها یا حرارت اندکی که آزاد می‌کنند، نمی‌توانند باعث وقوع گر گرفتگی شوند، حتی اگر پارامتر x آنها بالا باشد. بنابراین لازم است تا علاوه بر پارامتر x، کل رهایش گرما نیز در نظر گرفته شود. همچنین پژوهش­هایی توسط بختیاری و همکاران در زمینه رفتار مصالح در برابر آتش با استفاده از روش­های مقیاس کوچک منتشر شده است [به عنوان مثال12-16]. بختیاری و همکاران با آزمون­های متعدد روش­های پترلا و ریچاردسون را بهبود داده و اثر زمان افروزش را نیز در طبقه بندی در نظر گرفتند.

بهترین و علمی­ترین روش طبقه­بندی حال حاضر در دنیا، روش استاندارد واحد اروپایی است که به عنوان استاندارد ملی ایران نیز تصویب شده و در آن مصالح بر اساس رفتار واکنش در برابر آتش به طبقات A تا F طبقه بندی می­شوند. طبقه A نشانگر مصالح بدون اثر در آتش‌سوزی و F نشانگر مصالح با واکنش غیر قابل قبول در برابر آتش و یا مصالح اظهار نشده (فاقد نتیجه آزمایش) است. این طبقه‌بندی بر اساس ایجاد ارتباط بین نتایج یک آزمون آتش مقیاس متوسط (به نام SBI) با لحظه گرگرفتن در آزمون گوشه اتاق بنا شده است.

البته چند آزمون دیگر نیز صورت می­گیرد.

تقریباً تمام مقررات ساختمانی در دنیا در این نکته مشترک هستند که داشتن الزامات مربوط به نازک‌کاری داخلی باید در مقررات در نظر گرفته شود. سناریوی مرجع برای نازک‌کاری‌ها، آزمون گوشه اتاق است که تقریباً نماینده یک اتاق معمولی است. شدت رهایش گرمای مشعل در مقدار kW300، تقریباً یک سوم شدت رهایش گرمای لازم برای گرگرفتن سراسری در یک چنین اتاقی است. نشان داده شده است که چنین شدت افروزشی در یک اتاق بزرگتر، باعث آتش‌سوزی با گسترش کندتر و زمان طولانی‌تری برای رسیدن به گرگرفتن می‌شود [19]. پارامتر شدت گسترش حریق (FIGRA) (Fire Growth Rate) و آزمون SBI می‌توانند به خوبی وقوع گرگرفتن در آزمون گوشه اتاق‌ را پیش‌بینی کنند، بنابراین شرایط لازم برای برقراری ارتباط بین اجزای آنها برقرار شده است. پارامتر FIGRA به طور گسترده‌ای به عنوان یک ابزار طبقه‌بندی خطر گسترش حریق محصولات و سناریوهای مختلف آتش‌سوزی به کار رفته و در کاربرد بسیار موفق بوده است [19]. کاربرد این پارامتر در چارچوب بخشنامه اروپایی از 1998 رسمی شده است [18].

 

4-   روش طبقه بندی و الزمات واکنش در برابر آتش برای مصالح نازک­کاری در  تصرف­ها و فضاهای مختلف و درمانی با توجه به شرایط ایران

4-1- روش طبقه­بندی

دو حوزه مهم برای ارزیابی مصالح و سیستم­های ساختمانی، واکنش در برابر آتش و مقاومت در برابر آتش است. در حوزه واکنش در برابر آتش، علمی ترین روش طبقه بندی، روش استاندارد اروپا است که به عنوان استاندارد ملی ایران نیز پذیرفته شده [20] و به عنوان روش طبقه­بندی ملی شناخته می­شود. در عین حال، در این روش از دستگاه­ها و تجهیزات پیشرفته استفاده می­شود که برای ارزیابی اولیه و یا منظورهای تحقیق و توسعه می­تواند هزینه­بر باشد. این آزمون در مقیاس متوسط صورت می­گیرد و 2/2 متر مربع از نمونه مورد آزمون قرار می­گیرد (شکل 6). برای ارزیابی اولیه و کارهای تحقیقاتی می توان از روش ارائه شده در مراجع 15 و 16 و دستگاه گرماسنج مخروطی استفاده نمود.

 

 

 

شکل 6- تصاویری از آزمون SBI

(آزمایشگاه آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی)

 

4-2- الزامات واکنش در برابر آتش برای نازک­کاری­های ساختمان

در صورتی که قابلیت اشتعال و رهایش گرمای ناشی از سوختن مصالح بالا باشد، می­تواند باعث گسترش حریق به فضاهای مجاور شود. این موضوع نه تنها کنترل و اطفای حریق را دشوار می­سازد، بلکه باعث گسترش بیشتر حریق می­شود. الزامات واکنش در برابر آتش برای مصالح نازک کاری برای فضاهای مختلف در جدول 1 ارائه شده است.

محل کاربرد نازک کاری

طبقه واکنش در برابر آتش قابل قبول(O)

دیوارها

سقف­ها

اتاق­های کوچک با مساحت حداکثر 4 مترمربع

C

C

سایر اتاق­ها

B

C

فضاهای ارتباطی (راهروها، پلکان، ... )

B

B

 

جدول 1- طبقه قابل قبول واکنش در برابر آتش برای مصالح نازک کاری دیوار و سقف در فضاهای مختلف

O. بدیهی است که برای هر طبقه قابل قبول واکنش در برابر آتش قید شده در جدول، طبقات بهتر از آن نیز قابل قبول است. به عنوان مثال، چنانچه طبقه قابل قبول D ذکر شده باشد، طبقات  A تا C نیز مورد قبول است.

 

سیستم ملی خدمات درمانی بریتانیا، نسبت به مقررات ملی ساختمان، سطح بالاتری از ایمنی حریق مصالح نازک کاری را توصیه کرده و تأکید می­کند که این الزامات نه فقط برای فضاهای درمانی، بلکه برای تمام فضاهای موجود در  بیمارستان­ها رعایت شود. این الزامات در جدول 2 آمده است.

 

جدول 2- توصیه سیستم ملی خدمات درمانی بریتانیا برای محدودیت مشخصات واکنش در برابر آتش مصالح نازک کاری دیوار و سقف در فضاهای مختلف بیمارستان­ها

محل کاربرد

نازک کاری

طبقه واکنش در برابر آتش قابل قبول(O)

اتاق­های کوچک با مساحت حداکثر:

الف ـ 4 متر مربع برای فضاهای مسکونی

بـ 30 متر مربع برای فضاهای غیر مسکونی

D

سایر اتاق­ها

C

فضاهای ارتباطی ساختمان و مشاعات در آپارتمان­ها

B

مراجع مقررات ساختمانی امریکا نیز برای واکنش در برابر آتش مصالح نازک­کاری در بیمارستان­ها و مراکز درمانی الزامات سخت­تری را نسبت به ساختمان­های مسکونی و حرفه­ای ـ اداری مطالبه نموده و تقریباً سخت­گیری مشابهی را اعمال نموده است (با روش آزمون استاندارد امریکایی)، بنابراین در اینجا جدول 2 برای فضاهای درمانی (برای کل فضاهای بیمارستان) پیشنهاد می­شود. امکان انجام تمام آزمون­های لازم در آزمایشگاه آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی وجود دارد.

 

4-3- خواص برخی مصالح ایران در برابر آتش و بررسی تطبیقی نازک کاری بیمارستان­های 64 تختخوابی بندر گز و قرچک

برای کنترل مصالح نازک­کاری بیمارستان­های دست اقدام سازمان مجری، با الزامات تدوین شده مربوط به واکنش در برابر آتش، بررسی موردی بر روی جدول نازک­کاری نقشه­های بیمارستان­های 64 تختخوابی بندر گز و قرچک به عمل آمد. عمده مصالح به کار رفته در دیوارها و   سقف­ها از نوع اندود گچ و خاک، سیمان­کاری، کاشی، سنگ مرمریت، گرانیت، سقف کاذب از جنس تخته گچی و ... بود که اکثراً از نوع معدنی و غیر قابل اشتعال بودند. رنگ­های روغنی نیز به علت ضخامت بسیار اندک و اجرا شدن روی زیر کار معدنی، نمی­توانند تأثیری بر روی ایمنی در برابر آتش داشته باشند. مصالح نازک کاری مورد استفاده عمدتاً از نوع غیر قابل سوختن بود و مشکلی از این نظر نداشتند (این موضوع نباید با مقاومت در برابر آتش اشتباه گرفته شود. قابلیت اشتعال و مقاومت در برابر آتش دو مفهوم مختلف هستند). البته بعضاً از سنگ مصنوعی استفاده شده که خواص آن در برابر آتش نیاز به آزمون و ارزیابی دارد. لازم به ذکر است که عمدتاً سنگ مصنوعی در کف به کار رفته و اهمیت کفپوش از این نظر کمتر از دیوارپوش و پوشش سقف است، اما با این وجود با توجه به نوع تصرف، بهتر است این مصالح نیز کنترل شوند. طبق جدول نازک­کاری، در قرنیزها از MDF استفاده شده بود که می­تواند در حریق احتمالی مشتعل شود، اما به توجه به نوع کاربرد و حجم اندک مصالح قرنیز، موضوع چندان از اهمیت برخوردار نیست.

برای اطلاعات در خصوص رفتار برخی مصالح موجود در ایران در برابر آتش به مراجع 14 تا 16 مراجعه شود. در اینجا مقایسه ریسک تعدادی از این مصالح در برابر آتش با استفاده از روش پترلا ارائه شده است. اطلاعات لازم برای طبقه‌بندی در جدول3 آورده شده است. در بین نمونه‌های آزمون شده، تنها برای یک نوع سنگ مصنوعی با رزین پلی استر و مواد کندسوز کننده، میل به گرگرفتگی در محدوده کم به دست آمد که علت آن زمان افروزش زیاد نمونه مورد آزمایش است، به طوری که علیرغم شدت رهایش گرمای زیاد (حدود kW/m2 213)، پارامتر x به کمتر از واحد رسیده است. این موضوع اثر بسیار مهم زمان افروزش در خطر گسترش آتش‌سوزی را نشان می‌دهد.

برای هر سه نمونه PVC و نمونه پلی‌کربنات، اگرچه مقدار پارامتر x نسبتاً زیاد است، اما کل رهایش گرمای آن بالا نبود، بنابراین از نظر پارامتر ارزیابی خطر، متوسط به دست آمده و در کل نیز می‌توان آنها را دارای خطر متوسط مایل به پایین ارزیابی کرد. علت اصلی خطر متوسط نمونه‌های PVC ضخامت کم آنها بوده است (کمتر از 2 میلی‌متر) که باعث شده جرم بسیار اندکی بر واحد سطح وجود داشته و خطر گسترش آتش‌سوزی بر اثر سوختن این نمونه‌ها را به طور نسبی کاهش دهد. در مورد پلی‌کربنات موضوع متفاوت است. حداکثر شدت رهایش گرمای حاصل از سوختن پلی‌کربنات بیش از kW/m2 620 بود که عدد فوق‌العاده بالایی است.

اما زمان افروزش این نمونه حدود 50 ثانیه بوده است که باعث شده پارامتر x برای آن 5/12 شده و به تبع باعث کم شدن کل رهایش گرما هم شده است (حدود MJ/m2 4/18).

اگر برای نمونه‌ای مثل پلی‌کربنات آزمایش ‌شده، زمان افروزش کوتاه و در حد 10 تا 20 ثانیه بود، با یک نمونه فوق‌العاده خطرناک روبرو بودیم و کل رهایش گرمای آن نیز بسیار بیشتر از مقدار به دست آمده می‌شد.

بدترین نتایج مربوط به نمونه‌های MDF، HDF و اپوکسی است. یک اشکال روش پترلا این است که برای دو پارامتر به صورت کیفی و جداگانه رده‌بندی ارائه شده است و لزوماً از کنار هم گذاشتن آنها نمی‌توان به یک نتیجه کمی دقیق دست یافت. به عنوان مثال، نمونه اپوکسی تنها نمونه‌ای است که در هر دو رده پارامتر x و کل رهایش گرما در طبقه خطر زیاد قرار می‌گیرد. اما به سادگی و به این دلیل نمی‌توان نتیجه گرفت که خطر نسبی آن مثلاً بیشتر از MDF-1 است، زیرا اگرچه کل رهایش گرمای مربوط به MDF-1 خیلی کمتر از اپوکسی است، اما پارامتر x آن به مراتب بیشتر است، که می‌تواند خطر گسترش آتش‌سوزی را در یک محدوده زمانی به مراتب بالاتر ببرد

 

جدول 3- ارزیابی خطر بر اساس روش پترلا

کد نمونه

کل رهایش گرما (MJ/m2)

پارامتر X

(kW/m2.s)

میل به گرگرفتگی

طبقه پارامتر ارزیابی خطر

MDF-1

8/69

7/45

زیاد

متوسط

MDF-2

8/78

8/20

زیاد

متوسط

HDF

8/81

4/16

زیاد

متوسط

PVC-1

2/12

9/12

زیاد

متوسط

PVC-2

9/17

2/16

زیاد

متوسط

PVC-F

3/16

3/8

متوسط

متوسط

موکت

2/26

1/34

زیاد

متوسط

پلی کربنات

4/18

5/12

زیاد

متوسط

رزین اپوکسی

1/196

6/13

زیاد

زیاد

سنگ مصنوعی با پلی استر و کندسوز کننده

0/57

9/0

کم

متوسط

 

 

5-         نتیجه گیری

انتخاب صحیح مصالح در فضاهای مختلف توسط مهندسین معمار می­تواند از وقوع و گسترش آتش­سوزی­ها جلوگیری نماید و فرصت لازم برای تخلیه ساختمان و مقابله با حریق را امکان­پذیر سازد. بخصوص فضاهای بیمارستانی از این نظر بسیار حساس هستند. پارامترهای مختلف مؤثر در این زمینه شامل اشتعال­پذیری، قابلیت سوختن، گرمای ناشی از سوختن مصالح و شدت رهایش گرما، دود و گازهای سمی است.  روش­های معتبر طبقه­بندی خطرپذیری مصالح در برابر آتش بحث و مقایسه شد. روش طبقه­بندی ملی، آزمون­های آتش، روش علمی مقیاس کوچک و الزامات آتش برای           نازک­کاری­های فضاهای مختلف ارائه گردید. الزامات خاص فضاهای بیمارستانی به صورت خاص ارائه شد. نتایج طبقه بندی روی برخی مصالح موجود در ایران نشان داد که بسیاری از آنها از نظر حریق خطرناک هستند و می توانند باعث گسترش شدید آتش سوزی در ساختمان شوند. بنابراین برای انتخاب مصالح باید به نتایج آزمون و طبقه بندی آنها توجه شود. مقایسه تطبیقی بیمارستانهای 64 تختخوابی بندرگز و قرچک نشان داد که (بر حسب اطلاعات ارائه شده) دارای خطر خاصی از این نظر نبودند.

 

تشکر و قدردانی:

لازم است تا از حمایت­های سازمان مجری ساختمان­ها و تأسیسات دولتی و عمومی و مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی برای انجام این پژوهش تشکر و قدردانی به عمل آید. خصوصاً زحمات و همکاری آقایان مهندس اخباری، مهندس شادمهر و مهندس عزیزی قدردانی می­شود.  همکاری­های تمام کارکنان بخش مهندسی آتش مرکز مانند همیشه شایسته قدردانی می باشد.

 

 

6-         منابع

[1] Approximation of laws, 1998, regulations and administrative provisions of the member states relating to construction products, Council of the European Communities.

[2] استولارد، پاول، آبرامز، جان، اصول ایمنی حریق در ساختمان‌ها، 1384، ترجمه عبدالصمد زرین‌قلم و سعید بختیاری، انتشارات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، نشریه شمارة 254، تهران، چاپ سوم.

[3] Babrauskas, V., Janssens., M., 2009, Quantitative variables to replace the concept of Non combustibility. Proc Fire and Materials  Interscience Communucations Ltd., London, pp. 77ـ90.

[4] آیین‌نامه محافظت ساختمان‌ها در برابر آتش، انتشارات مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، نشریه شماره 682.

[5] Sundströmn, B., Göransson, U., 1988, Possible fire classification criteria and their implications for surface materials tested in full scale accordance to ISO DP 9705 or NT Fire 025, Swedish national testing institute, SP.

[6] Wickström, U., Göransson, U., 1992, Full scale/bench scale correlations of wall and ceiling linings, Fire and Materials, Vol. 16, pp. 15-22.

[7] Wickström, U., Göransson, U., 1987, Prediction of Heat Release Rates of Surface Materials in Large scale fire tests based in cone calorimeter results, J. Testing and Evaluation, Vol. 15, pp. 364ـ370.

[8] Richardson, L.R., Brooks, M.E., 1991, Combustibility of building materials, Fire and Materials, Vol. 15.

[9] Östman, B.A.L., Nussbaum, R.M., 1989, Correlation between small scale rate of heat release and full scale room flashover for surface linings, Fire safety science, proceedings of the second international symposium, Tokyo, pp. 823ـ832.

[10] Östman, B.A.L., Tsantaridis, L.T., 1994, Correlation between cone calorimeter data and time to flashover in the room fire test, Fire and Materials, Vol. 18, pp. 205ـ209.

[11] Petrella, R.V., 1994, The assessment of full scale fire hazards from cone calorimeter data, Journal of fire sciences, Vol. 12, pp. 14-43.

[12] Bakhtiyari, S., Taghiakbari, L., Barikani, M., 2010, The effective parameters for reaction to fire properties of Expanded Polystyrene foams in bench scale, Iranian Polymer Journal, Vol. 19, No. 1.

[13]  بختیاری، سعید، تقی‌اکبری، لیلا، باریکانی، مهدی، 1388، رفتار فوم سخت پلی‌یورتان و پانل‌های ساندویچی پلی‌یورتان در برابر آتش و ارزیابی خطر مشارکت آنها در آتش‌سوزی، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، سال 22، شماره 3، ص. 183ـ195.

[14] بختیاری، سعید، جمالی آشتیانی، مسعود، تقی‌اکبری، لیلا، درودیانی، زهرا، عسکری، الهام، 1391، بررسی پارامترهای آتش برای ده مصالح ساختمانی مشخص و تحلیل ریسک حریق به وسیله نرم‌افزارهای شبیه‌سازی آتش، گزارش تحقیقاتی، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی.

[15] بختیاری، سعید، تقی‌اکبری، لیلا، جمالی آشتیانی، مسعود، 1392، بررسی تجربی خطرپذیری حریق و همبستگی پارامترهای ریسک آتش‌سوزی برای تعدادی مصالح ساختمانی پلیمری، مجله عمران مدرس، دوره 13، شماره 5، ص. 29-40.

[16] Bakhtiyari, Saeed, Taghi-Akbari, Leila, Jamali Ashtiani, Masoud, 2015, Evaluation of thermal fire hazard of 10 polymeric building materials and proposing a classification method based on cone calorimeter results, Fire and Materials, Vol 39, No. 1, pp. 1-13.

[17]  Kokkala, M., Göransson, U., Söderbom, J., 1990, EUREFIC large scale fire experiments in a room with combustible linings, Some results from the project 3 of the EUREFIC fire research programme.

[18] Commission Decision of 8 February 2000

 

 

 

 implementing Council Directive as regards the classification of the reaction to fire, performance

of construction products.

[19] Sundström, B., Van Hees, P., Thureson, P., 1998, Results and analysis from fire tests of building products in ISO 9705, the room/corner test, The SBI Research Programme.

[20] استاندارد ایران شماره 8299 ، 1384ـ واکنش در برابر آتش برای مصالح و فرآورده‌های ساختمانی ـ روش طبقه بندی.

 

 

 

 

 

[1] Approximation of laws, 1998, regulations and administrative provisions of the member states relating to construction products, Council of the European Communities.

[2] استولارد، پاول، آبرامز، جان، اصول ایمنی حریق در ساختمان‌ها، 1384، ترجمه عبدالصمد زرین‌قلم و سعید بختیاری، انتشارات مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، نشریه شمارة 254، تهران، چاپ سوم.

[3] Babrauskas, V., Janssens., M., 2009, Quantitative variables to replace the concept of Non combustibility. Proc Fire and Materials  Interscience Communucations Ltd., London, pp. 77ـ90.

[4] آیین‌نامه محافظت ساختمان‌ها در برابر آتش، انتشارات مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، نشریه شماره 682.

[5] Sundströmn, B., Göransson, U., 1988, Possible fire classification criteria and their implications for surface materials tested in full scale accordance to ISO DP 9705 or NT Fire 025, Swedish national testing institute, SP.

[6] Wickström, U., Göransson, U., 1992, Full scale/bench scale correlations of wall and ceiling linings, Fire and Materials, Vol. 16, pp. 15-22.

[7] Wickström, U., Göransson, U., 1987, Prediction of Heat Release Rates of Surface Materials in Large scale fire tests based in cone calorimeter results, J. Testing and Evaluation, Vol. 15, pp. 364ـ370.

[8] Richardson, L.R., Brooks, M.E., 1991, Combustibility of building materials, Fire and Materials, Vol. 15.

[9] Östman, B.A.L., Nussbaum, R.M., 1989, Correlation between small scale rate of heat release and full scale room flashover for surface linings, Fire safety science, proceedings of the second international symposium, Tokyo, pp. 823ـ832.

[10] Östman, B.A.L., Tsantaridis, L.T., 1994, Correlation between cone calorimeter data and time to flashover in the room fire test, Fire and Materials, Vol. 18, pp. 205ـ209.

[11] Petrella, R.V., 1994, The assessment of full scale fire hazards from cone calorimeter data, Journal of fire sciences, Vol. 12, pp. 14-43.

[12] Bakhtiyari, S., Taghiakbari, L., Barikani, M., 2010, The effective parameters for reaction to fire properties of Expanded Polystyrene foams in bench scale, Iranian Polymer Journal, Vol. 19, No. 1.

[13]  بختیاری، سعید، تقی‌اکبری، لیلا، باریکانی، مهدی، 1388، رفتار فوم سخت پلی‌یورتان و پانل‌های ساندویچی پلی‌یورتان در برابر آتش و ارزیابی خطر مشارکت آنها در آتش‌سوزی، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، سال 22، شماره 3، ص. 183ـ195.

[14] بختیاری، سعید، جمالی آشتیانی، مسعود، تقی‌اکبری، لیلا، درودیانی، زهرا، عسکری، الهام، 1391، بررسی پارامترهای آتش برای ده مصالح ساختمانی مشخص و تحلیل ریسک حریق به وسیله نرم‌افزارهای شبیه‌سازی آتش، گزارش تحقیقاتی، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی.

[15] بختیاری، سعید، تقی‌اکبری، لیلا، جمالی آشتیانی، مسعود، 1392، بررسی تجربی خطرپذیری حریق و همبستگی پارامترهای ریسک آتش‌سوزی برای تعدادی مصالح ساختمانی پلیمری، مجله عمران مدرس، دوره 13، شماره 5، ص. 29-40.

[16] Bakhtiyari, Saeed, Taghi-Akbari, Leila, Jamali Ashtiani, Masoud, 2015, Evaluation of thermal fire hazard of 10 polymeric building materials and proposing a classification method based on cone calorimeter results, Fire and Materials, Vol 39, No. 1, pp. 1-13.

[17]  Kokkala, M., Göransson, U., Söderbom, J., 1990, EUREFIC large scale fire experiments in a room with combustible linings, Some results from the project 3 of the EUREFIC fire research programme.

[18] Commission Decision of 8 February 2000

 

 

 

 implementing Council Directive as regards the classification of the reaction to fire, performance

of construction products.

[19] Sundström, B., Van Hees, P., Thureson, P., 1998, Results and analysis from fire tests of building products in ISO 9705, the room/corner test, The SBI Research Programme.

[20]استاندارد ایران شماره 8299 ، 1384ـ واکنش در برابر آتش برای مصالح و فرآورده‌های ساختمانی ـ روش طبقه بندی.