پوشش های نسوز سیمانی و نسوز چگونه از فولاد محافظت می کنند و کدام را باید انتخاب کنید

پوشش های نسوز چیست و چرا اهمیت دارند؟

پوشش های نسوز مواد ویژه ای هستند که بر روی عناصر سازه ای، دیوارها و سطوح به کار می روند تا انتشار آتش و گرما را به تاخیر بیندازند یا از آن جلوگیری کنند. در ساخت و ساز ساختمان و تأسیسات صنعتی، یکی از قابل اعتمادترین اشکال هستند حفاظت در برابر آتش غیرفعال (PFP) ، دسته ای از سیستم های ایمنی آتش نشانی که به طور خودکار بدون دخالت انسان یا فعال سازی مکانیکی کار می کنند. برخلاف سیستم‌های فعال مانند آب‌پاش‌ها یا آلارم‌ها، حفاظت غیرفعال در بافت سازه تعبیه شده است و زمان حیاتی را برای تخلیه ساکنان و واکنش اضطراری می‌خرد.

دو مقوله غالب در این زمینه هستند پوشش های ضخیم نسوز غیر متورم و پوشش های نسوز نازک نسوز . هر یک مکانیسم متمایز، علم مواد و محیط کاربردی ایده آل دارند. انتخاب بین آنها صرفاً یک تصمیم فنی نیست. پیامدهایی برای هزینه، زیبایی شناسی، بار ساختاری و نگهداری طولانی مدت دارد. این راهنما هر دو دسته را عمیقاً بررسی می کند، آنها را مستقیماً مقایسه می کند، محصولات تجاری برتر در حال حاضر موجود را بررسی می کند، و راهنمایی های عملی برای کاربرد و بازرسی ارائه می دهد.

درک حفاظت از آتش غیرفعال: اساس ایمنی ساختمان

حفاظت از آتش غیرفعال با ادغام آن در ساختار ساختمان به جای عملکرد آن به عنوان یک سیستم پاسخگو تعریف می شود. اهداف اصلی آن تقسیم بندی گسترش آتش، حفظ یکپارچگی سازه و محافظت از مسیرهای فرار در طول یک رویداد آتش سوزی است. چارچوب‌های نظارتی مانند آیین‌نامه بین‌المللی ساختمان (IBC)، NFPA 101 (کد ایمنی زندگی)، و EN 13381 در اروپا، درجه‌بندی‌های خاصی از مقاومت در برابر آتش را برای فولاد سازه‌ای و سایر عناصر باربر الزامی می‌کنند.

درجه‌بندی مقاومت در برابر آتش بر حسب ساعت بیان می‌شود و نشان‌دهنده مدت زمانی است که یک مجموعه محافظت‌شده می‌تواند در برابر آزمایش آتش‌سوزی استاندارد مانند ASTM E119 (ایالات متحده آمریکا) یا BS 476 (بریتانیا)، بدون از دست دادن یکپارچگی ساختاری، اجازه عبور شعله یا انتقال گرمای بیش از حد به طرف در معرض خطر مقاومت کند. رتبه‌بندی‌های رایج شامل طبقه‌بندی‌های 1 ساعته، 1.5 ساعته، 2 ساعته، 3 ساعته و 4 ساعته است که بسته به نوع اشغال، ارتفاع ساختمان و طبقه‌بندی کاربری، نیاز است.

رتبه بندی مقاومت در برابر آتش در یک نگاه

درجه بندی 1 ساعته معمولاً برای قاب بندی تجاری سبک در ساختمان های کم ارتفاع الزامی است، در حالی که رتبه بندی 4 ساعته اغلب برای ستون های سازه ای حیاتی در برج های بلندمرتبه یا پالایشگاه های صنعتی مورد نیاز است. رتبه بندی تضمینی برای خاموش شدن آتش در آن زمان نیست. بلکه تضمین می کند که عنصر محافظت شده به فروپاشی ساختاری در آن پنجره کمک نمی کند. این تمایز برای نحوه فرموله‌سازی و آزمایش پوشش‌های نسوز بسیار مهم است.

مطالعه ای که به طور گسترده توسط مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) پس از فروپاشی مرکز تجارت جهانی در سال 2001 مورد استناد قرار گرفت، نشان داد که چگونه دماهای بالا می تواند مقاومت فولاد را تا 50 درصد از ارزش محیطی آن در حدود 550 درجه سانتیگراد کاهش دهد. این یافته بر اهمیت حیاتی ویژگی‌های سد حرارتی در حفاظت ساختاری در برابر آتش و نوآوری‌ها در خطوط تولید سیمانی و شتاب‌زده تاکید کرد.

غواصی عمیق: پوشش های ضخیم غیر متورم نسوز و نسوز سیمانی

پوشش های ضخیم نسوز غیر متورم هنگامی که در معرض گرما قرار می گیرند، شکل فیزیکی خود را تغییر نمی دهند. در عوض، آنها از طریق جرم ذاتی و رسانایی حرارتی کم خود به عنوان موانع حرارتی پایدار عمل می کنند. برجسته ترین اعضای این دسته هستند نسوز سیمانی موادی که به آنها مواد مقاوم در برابر آتش (SFRM) نیز گفته می شود. تاریخچه آنها در حفاظت از سازه به دوران رونق ساخت و ساز پس از جنگ جهانی دوم برمی گردد، زمانی که اسپری های مبتنی بر آزبست قبل از جایگزینی با جایگزین های ایمن در دهه های 1970 و 1980 استاندارد صنعت بودند.

ترکیب شیمیایی و مکانیسم سد حرارتی

مواد نسوز سیمانی مدرن اساساً از سیمان پرتلند یا گچ به عنوان چسباننده، ترکیب شده با مصالح سنگدانه ای سبک مانند پرلیت، ورمیکولیت یا الیاف پشم معدنی تشکیل شده اند. برخی از فرمول‌ها از الیاف سلولز برای بهبود چسبندگی استفاده می‌کنند و برخی دیگر از سیلیکات کلسیم به عنوان چسب اولیه برای کاربردهای با دمای بالاتر استفاده می‌کنند. نسبت های دقیق برای هر سازنده اختصاصی است، اما محدوده کلی عبارت است از:

• چسب (سیمانی یا گچی): 30 تا 50 درصد وزنی
• سنگدانه سبک: 20 تا 40 درصد وزنی
• الیاف تقویت کننده: 5 تا 15 درصد وزنی
• مواد افزودنی (شتاب دهنده، کندکننده، دفع کننده آب): تا 5 درصد

مکانیسم حفاظت حرارتی از طریق دو مسیر کار می کند. اولاً، چگالی ظاهری کم مواد (معمولاً 240 تا 400 کیلوگرم در متر مکعب) به آن رسانایی حرارتی ضعیفی می دهد، به این معنی که گرما به آرامی از طریق پوشش به سمت زیرلایه فولادی حرکت می کند. دوم، زمانی که دما افزایش می‌یابد، آبی که از نظر شیمیایی درون ماتریس سیمان یا گچ بسته شده است به صورت بخار آزاد می‌شود و مقدار قابل‌توجهی از انرژی گرمایی را در فرآیند کم‌آبی گرما جذب می‌کند. این اثر ترکیبی اجازه می دهد تا یک پوشش سیمانی به درستی اعمال شود تا دمای فولاد را زیر 538 درجه سانتیگراد حفظ کند، که آستانه بحرانی مورد استفاده در اکثر استانداردهای آزمایش آتش در آمریکای شمالی است، برای مدت زمان نامگذاری شده.

مزایا: کارایی هزینه و دوام صنعتی

ضد حریق سیمانی دارای مزیت هزینه قابل توجهی نسبت به جایگزین های گرم کننده است. هزینه مواد برای محصولات سیمانی با اسپری معمولاً بین 3 تا 8 دلار در هر فوت مربع برای رتبه بندی 1 ساعت تا 2 ساعت متغیر است، در مقایسه با 15 تا 40 دلار در هر فوت مربع یا بیشتر برای سیستم های تشدید کننده مبتنی بر اپوکسی که حفاظتی معادل ارائه می دهند. این شکاف به طور قابل توجهی در درجه بندی آتش سوزی بالاتر افزایش می یابد: یک سیستم سیمانی 4 ساعته ممکن است فقط به 50 تا 75 میلی متر ضخامت لایه خشک نیاز داشته باشد، در حالی که یک سیستم اپوکسی متورم معادل می تواند 15 تا 25 میلی متر نیاز داشته باشد که هزینه مواد و کار را به میزان قابل توجهی بالاتر می برد.

در محیط‌های صنعتی مانند پالایشگاه‌های نفت، کارخانه‌های فرآوری شیمیایی و نیروگاه‌ها، محصولات سیمانی استحکام مکانیکی را ارائه می‌کنند که انطباق با آن دشوار است. آنها در برابر ضربه ناشی از ابزار و تجهیزات مقاوم هستند، می توانند آتش سوزی استخرهای هیدروکربنی را تحمل کنند (با فرمولاسیون های ویژه)، و به طور کلی تحت تأثیر رطوبت بالا، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی و اشعه UV معمول در محیط های صنعتی در فضای باز قرار نمی گیرند. محصولات پیشرو مانند ایزولاتک تیپ 300 و GCP Applied Technologies Monokote MK-6 دارای عمر مفید بیش از 30 سال در محیط های صنعتی سنگین در صورتی که به درستی استفاده و نگهداری شوند.

محدودیت ها: زیبایی شناسی و بار ساختاری

اشکال اولیه پوشش های نسوز ضخیم غیر متورم ظاهر آنهاست. بافت اسپری ناصاف، ناهموار است و نمی توان آن را با پوشش های استاندارد معماری بدون به خطر انداختن چسبندگی یا ایجاد خطرات به دام افتادن رطوبت، رنگ کرد. این امر باعث می‌شود که محصولات سیمانی برای فولاد سازه‌ای در معرض معماری (AESS)، ویژگی‌های لابی، پوشش‌های ستونی قابل مشاهده یا هر برنامه‌ای که در آن عضو سازه بخشی از زبان بصری طراحی‌شده یک فضا باشد، کاملاً نامناسب باشد.

وزن یک نگرانی ثانویه اما معنادار است. در ضخامت های اعمال شده 25 تا 75 میلی متر و تراکم 240 تا 400 کیلوگرم بر متر مکعب، یک پوشش سیمانی روی یک تیر فولادی بزرگ می تواند صدها کیلوگرم بار مرده به سازه اضافه کند. مهندسان سازه باید این وزن اضافه شده را در محاسبات خود در نظر بگیرند، که در برخی موارد می‌تواند مستلزم ارتقاء ستون‌ها، پایه‌ها یا سخت‌افزار اتصال باشد. این به ندرت یک توقف پروژه است، اما باید در مرحله طراحی به جای کشف در طول ساخت، به آن پرداخت.

Deep Dive: Thin Intumescent Coatings Fireproof و Science of Expansion

پوشش های نسوز نازک نسوز نشان دهنده یک رویکرد مهندسی اساسا متفاوت برای حفاظت در برابر آتش است. به جای اینکه به عنوان یک لایه عایق ساکن عمل کند، رنگ شگرف هنگامی که در معرض آتش قرار می گیرد، دچار دگرگونی فیزیکی و شیمیایی شگرفی می شود. در دماهای معمولاً بین 150 تا 300 درجه سانتیگراد، پوشش تا 20 تا 50 برابر ضخامت اصلی خود منبسط می شود و یک لایه زغال کربنی تشکیل می دهد که بستر را از گرما عایق می کند. این فرآیند جایی است که این دسته نام خود را گرفته است: از لاتین "intumescere" به معنای متورم شدن.

سیستم واکنش سه جزئی

شیمی انبساط شعله ور متکی بر یک سیستم کاملاً متعادل از سه جزء عملکردی است که به ترتیب هماهنگ کار می کنند:

1. منبع اسید : معمولاً آمونیوم پلی فسفات (APP) که در حدود 200 درجه سانتیگراد تجزیه می شود و اسید فسفریک آزاد می کند.
2. منبع کربن (تشکیل دهنده کربن) : معمولاً پنتا اریتریتول یا دی پنتا اریتریتول است که با اسید آزاد شده واکنش می دهد و پسماند کربنی تولید می کند.
3. عامل دمنده (کف کننده) : معمولا ملامین که تجزیه می شود و گازهای نیتروژن و آمونیاک آزاد می کند که ذغال سنگ را به یک ساختار فوم ضخیم و با چگالی کم متورم می کند.

سیستم بایندر، اعم از اکریلیک پایه آب، آلکید مبتنی بر حلال یا اپوکسی با کارایی بالا، این اجزا را در حالت غیرفعال به حالت تعلیق نگه می دارد و دوام، مقاومت شیمیایی و کاربرد پوشش را در محیط های مختلف تعیین می کند. سیستم های تشدید کننده مبتنی بر اپوکسی مانند Carboline Thermo-Lag 3000 و Jotun Steelmaster 1200WF، به دلیل مانع رطوبتی و خاصیت چسبندگی برتر بایندر اپوکسی، انتخاب ارجح برای کاربردهای خارجی و با رطوبت بالا هستند.

مزایای زیبایی شناختی برای فولاد سازه ای که از نظر معماری در معرض دید قرار گرفته اند

قانع‌کننده‌ترین مزیت سیستم‌های آتش‌زای نازک، توانایی آن‌ها در ارائه حفاظت در برابر آتش تایید شده در عین حفظ تاثیر بصری فولاد سازه‌ای است. در معماری معاصر، ستون‌های فولادی اکسپوز، خرپاها و تیرها به طور فزاینده‌ای به‌عنوان عناصر طراحی به جای پنهان شدن در پشت روکش استفاده می‌شوند. موزه‌ها، فرودگاه‌ها، عرصه‌های ورزشی و دفتر مرکزی شرکت‌ها به‌طور معمول فولاد سازه‌ای با معماری در معرض دید (AESS) را به‌عنوان ویژگی اصلی طراحی مشخص می‌کنند. در این محیط‌ها، یک لایه 3 تا 5 میلی‌متری از پوشش متورم اساساً نامرئی است و به فولاد اجازه می‌دهد تا از هر فاصله‌ای به عنوان فلز تمیز و صیقلی خوانده شود.

پروژه‌های معماری قابل توجهی که بر سیستم‌های نازک متکی هستند عبارتند از ساختار ترمینال 5 هیترو در لندن، که در آن فولادهای آشکار با محصولات شگرف آکزونوبل بین‌المللی محافظت می‌شد، و ساختمان‌های استادیوم‌های متعدد در آمریکای شمالی و اروپا که زیبایی ستون‌ها برای تجربه هواداران بسیار مهم بود. در این موارد، تغییر به حفاظت سیمانی یا مستلزم پوشاندن فولاد در روکش‌های معماری با هزینه اضافی یا پذیرش نتیجه‌ای از نظر بصری پایین‌تر است. گزینه تحریک کننده هر دو سازش را حذف کرد.

مزایا: صرفه جویی در فضا و تاثیر کم ساختاری

علاوه بر زیبایی شناسی، پوشش های نازک متورم مزایای عملی قابل توجهی در کاربردهای محدود فضا ارائه می دهند. یک سیستم سیمانی درجه بندی شده 2 ساعته ممکن است به ضخامت پوشش 38 تا 50 میلی متر نیاز داشته باشد، در حالی که یک سیستم گرم کننده معادل همان امتیاز را در 3 تا 8 میلی متر ضخامت لایه خشک (DFT) ارائه می دهد. این تفاوت در مناطق خدماتی ساختمان که اعضای فولادی از مناطق پرتراکم با فاصله محدود برای سیستم‌های مکانیکی، الکتریکی و لوله‌کشی عبور می‌کنند، اهمیت زیادی دارد. کاهش ضخامت پوشش به میزان 35 تا 45 میلی متر بر روی یک ستون در یک راهرو خدماتی می تواند تضادهای گران قیمت هماهنگی را از بین ببرد و زمان نصب را کاهش دهد.

مزیت وزن به همان اندازه ملموس است. یک فیلم تشدید کننده 5 میلی متری با چگالی معمولی 1200 تا 1500 کیلوگرم بر متر مکعب تقریباً 6 تا 7.5 کیلوگرم در هر متر مربع به سطح فولادی اضافه می کند. در مقابل، پوشش سیمانی 50 میلی متری با 300 کیلوگرم بر متر مکعب، 15 کیلوگرم بر متر مربع اضافه می کند. در حالی که این تفاوت ممکن است در یک تیر ساده به نظر برسد، اما به طور قابل توجهی در هزاران متر مربع فولاد ساختاری در یک ساختمان بزرگ تجمع می یابد و به طور بالقوه بار مرده حفاظت از آتش را تا چندین تن کاهش می دهد.

محدودیت ها: حساسیت به هزینه و کاربرد

مانع اصلی برای پذیرش گسترده‌تر سیستم‌های آتش‌زا، هزینه است. همانطور که قبلا ذکر شد، محصولات گرم کننده مبتنی بر اپوکسی می توانند چهار تا ده برابر بیشتر از جایگزین های سیمانی بر اساس هر فوت مربع قیمت داشته باشند. برای پروژه‌های صنعتی بزرگ که زیبایی‌شناسی در آنها اهمیتی ندارد، توجیه این حق بیمه دشوار است. یک تأسیسات صنعتی 500000 فوت مربعی که حفاظت 2 ساعته را مشخص می‌کند، می‌تواند با تغییر از سیستم سیمانی به یک سیستم تشدید کننده بدون مزیت طراحی، هزینه‌های مواد و نیروی کار را 3 تا 7 میلیون دلار افزایش دهد.

شرایط کاربرد نشان دهنده دومین محدودیت حیاتی است. پوشش‌های متورم، به‌ویژه سیستم‌های اکریلیک مبتنی بر آب، به دمای محیط (معمولاً به 10 تا 35 درجه سانتی‌گراد نیاز دارند)، رطوبت نسبی (زیر 85 درصد)، و شرایط نقطه شبنم در طول اجرا و پخت حساس هستند. اعمال خارج از این پارامترها باعث ایجاد خطر چسبندگی ضعیف، تاول زدن یا پخت ناقص می شود که می تواند عملکرد آتش را به خطر بیندازد. سیستم‌های اپوکسی حساسیت کمتری دارند، اما همچنان به شرایط کنترل‌شده نیاز دارند و به طور قابل‌توجهی برای استفاده از آنها سخت‌تر هستند، معمولاً به پیمانکاران متخصص با تجهیزات اختصاصی و آموزش سازنده نیاز دارند. تضمین کیفیت نسبت به سیستم های سیمانی به منابع بیشتری نیاز دارد.

تجزیه و تحلیل مقایسه ای: پوشش های نسوز سیمانی در مقابل متورم شدن

انتخاب سیستم پوشش نسوز مناسب نیاز به متعادل کردن چندین متغیر به طور همزمان دارد. جدول زیر یک مقایسه ساختار یافته را در بین ابعاد مرتبط با تصمیم برای تعیین کنندگان پروژه و مهندسان ارائه می دهد.

هزینه در مقابل عملکرد: ایجاد تماس مناسب

حق بیمه هزینه سیستم‌های افزایش‌دهنده تنها زمانی قابل توجیه است که بازدهی روشنی در آن سرمایه‌گذاری وجود داشته باشد، چه از طریق اجتناب از هزینه‌های محفظه، زیبایی‌شناسی بهبود یافته‌ای که از اجاره ممتاز پشتیبانی می‌کند، یا افزایش بهره‌وری فضا. برای یک برج اداری ساده با فولاد مخفی در یک منطقه ضد حریق اسپری، تفاوت هزینه بین سیمانی و شعله ور بیش از 100000 فوت مربع از سطح فولادی می تواند به راحتی به 1.5 تا 3 میلیون دلار برسد، رقمی که نیاز به توجیه روشن از سوی تیم پروژه دارد.

برعکس، برای یک لابی هتل با خرپاهای فولادی آشکار یا یک ترمینال فرودگاهی با ستون‌های فولادی معماری به طول 30 متر، استدلال‌های زیبایی‌شناختی و فضایی برای سیستم‌های شگرف قانع‌کننده هستند. ارزش کل پروژه از ویژگی‌های فولادی در معرض دید، که در تاثیر معماری، جذابیت مستاجر و به رسمیت شناختن جایزه طراحی اندازه‌گیری می‌شود، می‌تواند بسیار بیشتر از هزینه پوشش‌دهی باشد. چارچوب تصمیم گیری همیشه باید با پاسخی روشن به اینکه آیا فولاد قابل رویت است یا خیر، و اگر چنین است، برای چه مخاطبانی و تحت چه شرایط نوری آغاز شود.

تناسب محیطی: کاربردهای داخلی در مقابل خارجی

قرار گرفتن در معرض محیطی یک عامل تعیین کننده در انتخاب محصول است. محیط های خشک داخلی برای طیف وسیعی از محصولات، از جمله دمنده های اکریلیک مبتنی بر آب، که اقتصادی ترین گزینه لایه نازک هستند، مناسب هستند. کاربردهای خارجی، به ویژه آنهایی که در محیط های ساحلی، مرطوب یا شیمیایی تهاجمی هستند، به یک فرمول اپوکسی تشدید کننده یا یک سیستم سیمانی با روکش مناسب مقاوم در برابر آب نیاز دارند.

محصولاتی مانند Jotun Steelmaster 1200WF و Sherwin-Williams FIRETEX FX6002 به طور خاص برای استفاده خارجی در سازه های رو به آب، سکوهای دریایی و تاسیسات پردازش صنعتی طراحی شده اند. این فرمول‌های اپوکسی تشدید کننده ویژگی‌های عملکرد آتش خود را پس از قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض اسپری نمک، چرخه رطوبت و تابش UV حفظ می‌کنند، همانطور که توسط EN 13381-8 و رژیم‌های آزمایش معادل آن تأیید شده است. یک سیستم متورم اکریلیک استاندارد که در یک کاربرد خارجی بدون پوشش پوششی مناسب قرار می گیرد، احتمالاً جذب رطوبت و تخریب فیلم را در عرض 3 تا 5 سال نشان می دهد و عملکرد تأیید شده آن در برابر آتش را به خطر می اندازد.

10 محصول توصیه شده پوشش نسوز: بررسی فنی

بازار جهانی پوشش‌های حفاظتی ساختاری در برابر آتش نشانی از گروه متمرکزی از تولیدکنندگان است که از طریق عملکرد محصول، گواهینامه شخص ثالث و زیرساخت‌های پشتیبانی فنی تسلط دارند. بررسی زیر ده محصول مشخص شده در دوره جاری را با داده های فنی برگرفته از برگه های اطلاعات محصول منتشر شده و گزارش های آزمایش آتش مستقل پوشش می دهد.

1. Carboline Thermo-Lag 3000 (گرم کننده اپوکسی)

Thermo-Lag 3000 Carboline یک سیستم تشدید کننده اپوکسی دو جزئی و بدون حلال است که برای سخت ترین محیط ها از جمله سکوهای نفت و گاز و تاسیسات پتروشیمی در دریا طراحی شده است. درجه بندی مقاومت در برابر آتش تا 4 ساعت برای آتش سوزی استخرهای هیدروکربنی (منحنی سلولزی H120 در UL 1709)، که سناریوی آتش سوزی بسیار تهاجمی تر از منحنی سلولزی استاندارد است. بسته به اندازه بخش فولادی و درجه بندی مورد نیاز، DFT اعمال شده از 6 تا 28 میلی متر متغیر است. شیمی اپوکسی محصول مقاومت شیمیایی بسیار خوبی را ارائه می دهد و می تواند در شرایط سخت رطوبتی که مانع از سیستم های اکریلیک می شود، اعمال شود.

2. AkzoNobel International Interchar 1120

اینترچار 1120 یک پوشش متورم بر پایه آب است که برای فولادهای ساختاری داخلی و نیمه اکسپوز در ساختمان های تجاری و عمومی فرموله شده است. شیمی مبتنی بر آب آن اجازه می دهد تا با تجهیزات اسپری بدون هوا معمولی بدون نیاز به مدیریت حلال سیستم های اپوکسی استفاده شود و هزینه کاربرد و اثرات زیست محیطی را کاهش دهد. در ساخت فیلم‌های 1.5 تا 3 میلی‌متری در مقاطع فولادی سنگین‌تر، امتیاز آتش‌سوزی سلولزی تا 2 ساعت را به دست می‌آورد که آن را به یکی از اقتصادی‌ترین راه‌حل‌های لایه نازک برای کارهای تجاری داخلی تبدیل می‌کند. طیف وسیعی از پوشش‌های رویه معماری را می‌پذیرد، و آن را به انتخاب ارجح برای کاربردهای AESS که در آن رنگ یا درخشندگی خاصی مشخص شده است، تبدیل می‌کند.

3. Sherwin-Williams FIRETEX FX6002

FIRETEX FX6002 یک محصول تشدید کننده تک جزئی مبتنی بر آب است که برای استفاده داخلی و خارجی قرار گرفته است. به دلیل دستیابی به دوام بیرونی با فرمولاسیون مبتنی بر آب، که از لحاظ تاریخی برای پوشش‌های نازک نازک یک چالش بوده است، قابل توجه است. این محصول دارای گواهینامه Intertek و UL برای رتبه بندی آتش سلولزی است و به طور گسترده در ساخت و ساز انگلستان پس از آزمایش BS 476 Part 21 استفاده شده است. سهولت کاربرد، بوی کم و زمان‌های پوشش مجدد سریع، آن را برای پروژه‌های تجاری بزرگ بسیار کارآمد می‌سازد. نیاز ساخت فیلم از 1.5 میلی‌متر برای امتیازهای 30 دقیقه‌ای تا تقریباً 4 میلی‌متر برای حفاظت 90 دقیقه‌ای در بخش‌های استاندارد متغیر است.

4. PPG Steelguard 801

Steelguard 801 از PPG یک سیستم تشدید کننده مبتنی بر اپوکسی است که برای حفاظت در برابر آتش سازه فولادی در هر دو سناریو سلولزی (آتش سوزی ساختمان) و هیدروکربنی (آتش سوزی صنعتی) طراحی شده است. دارای گواهینامه آتش سوزی از 30 دقیقه تا 4 ساعت تحت استاندارد UL 1709 و ASTM E119 است که آن را به یکی از همه کاره ترین محصولات در دسته اپوکسی تشدید کننده تبدیل می کند. این فرمول برای کاربردهای داخلی و خارجی، از جمله مناطق جوی در تاسیسات دریایی تایید شده است. روکش براق آن با سیستم های روکش صنعتی استاندارد سازگار است و علاوه بر محافظت در برابر آتش، محافظت در برابر خوردگی را نیز فراهم می کند.

5. Hempel Hempafire Optima 500

Hempafire Optima 500 یک محصول گرم کننده اپوکسی با کارایی بالا از Hempel است که در انتهای بازارهای فراساحلی و پتروشیمی قرار دارد. ویژگی متمایز آن نسبت انبساط بهینه آن است که به ادعای Hempel در مقایسه با بسیاری از سیستم‌های اپوکسی رقیب، حفاظت در برابر آتش را در ساخت فیلم‌های پایین‌تر ارائه می‌دهد. این به کاهش مصرف مواد و کاهش زمان استفاده در پروژه‌های بزرگ دریایی منجر می‌شود. این محصول دارای گواهینامه UL 1709 برای سناریوهای آتش سوزی جت هیدروکربنی و آتش سوزی استخر است و دارای چندین گواهینامه شخص ثالث برای استفاده در محیط های دریایی اروپا بر اساس مشخصات NORSOK M-501 است.

6. Jotun Steelmaster 1200WF

Jotun's Steelmaster 1200WF (Water-Fiber) یک محصول گرم کننده مبتنی بر آب است که Jotun به طور خاص برای دستیابی به ویژگی های عملکردی که معمولاً با سیستم های اپوکسی مبتنی بر حلال مرتبط است، مهندسی کرده است. فرمول 1200WF الیاف تقویت کننده را در ماتریس تشدید کننده برای بهبود یکپارچگی ذغال در هنگام آتش سوزی، کاهش خطر ریزش ذغال سنگ و حفظ لایه عایق برای مدت زمان نامی کامل، ترکیب می کند. برای مصارف داخلی و خارجی محافظت شده، با حداکثر DFT که می تواند رتبه بندی سلولزی 2 ساعته را در مقاطع نورد گرم استاندارد بدست آورد، تایید شده است. انتشار کمتر ترکیبات آلی فرار (VOC) آن در مقایسه با سیستم های اپوکسی، آن را به ویژه برای پروژه هایی با الزامات گواهی ساختمان سبز مرتبط می کند.

7. 3M Fire Barrier Cast-In Devices

محدوده Fire Barrier 3M در مقایسه با محصولات اسپری که در بالا مورد بحث قرار گرفت، رویکرد کمی متفاوت دارد. محصولات Cast-In Device (CID) برای مهار آتش در نقاط نفوذ، یقه‌های لوله و کاربردهای بسته‌بندی مجرای طراحی شده‌اند تا محافظت از فولاد ساختاری. با این حال، آن‌ها شیمی شعله‌ور در دسته وسیع‌تر را به اشتراک می‌گذارند: هنگامی که در معرض گرما قرار می‌گیرند، مواد متورم در یقه لوله به صورت شعاعی منبسط می‌شوند تا لوله پلاستیکی ذوب شده را از بین ببرد، و جدایی آتش مجموعه دیوار یا کف را حفظ کند. این محصولات دارای گواهینامه ASTM E814 و UL 1479 برای رتبه بندی فایرستاپ های نفوذی هستند و به طور گسترده در ساخت و سازهای تجاری استفاده می شوند. آنها مکمل مهمی برای پوشش‌های ضد حریق ساختاری در سیستم گسترده‌تر حفاظت از آتش غیرفعال ساختمان هستند.

8. ایزولاتک تیپ 300 (ضد حریق سیمانی)

ایزولاتک نوع 300 یکی از پرمصرف ترین محصولات نسوز سیمانی در آمریکای شمالی است که سالانه در هزاران پروژه ساختمانی تجاری و سازمانی توزیع می شود. این یک فرمول مخلوط مرطوب و اسپری مبتنی بر چسب گچی با سنگدانه های معدنی است که بسته به ضخامت اعمال شده و اندازه مقطع فولادی، درجه آتش سوزی را از 1 ساعت تا 4 ساعت ارائه می دهد. چگالی کاربردی تقریباً 300 تا 350 کیلوگرم بر متر مکعب است و فهرست‌های Underwriters Laboratories (UL) طیف وسیعی از مجموعه‌های تیر و ستون را پوشش می‌دهند. هزینه نصب نسبتاً کم، سهولت کاربرد، و عمق پشتیبانی فنی و کتابخانه شماره طراحی UL ایزوالتک، آن را به مشخصات پیش فرض فولاد سازه ای مخفی در بسیاری از بازارهای تجاری تبدیل کرده است.

9. GCP Applied Technologies Monokote MK-6

Monokote MK-6 محصول گل سرسبد GCP Applied Technologies SFRM (مواد مقاوم در برابر آتش با اسپری) است که مجموعه‌ای از مجموعه‌های فهرست شده در فهرست UL را برای حفاظت ساختاری فولادی در برابر آتش از 1 ساعت تا 4 ساعت ارائه می‌کند. MK-6 دارای فرمول اختصاصی سنگدانه های معدنی است که GCP ادعا می کند استحکام چسبندگی و چسبندگی بالاتری نسبت به سیستم های مشابه مبتنی بر گچ دارد و خطر ریزش و افتادگی در کاربردهای با خلاء بالا را کاهش می دهد. این محصول به طور معمول برای فولاد سازه ای در عرصه ها، کارخانه های صنعتی و ساختمان های تجاری مرتفع مشخص می شود. توانایی آن برای دستیابی به امتیازات 4 ساعته در ضخامت های اعمال شده 57 میلی متر (در مقایسه با 75 میلی متر برای برخی از محصولات رقیب) مزیت فضای کمی را حتی در رده سیمانی ضخیم فراهم می کند.

10. Nullifire SC902

Nullifire SC902 یک پوشش اپوکسی دو جزئی و بدون حلال است که توسط Tremco، یک شرکت CPG (گروه محصولات ساختمانی) تولید می شود. این بخش تجاری و زیرساختی سطح بالا را با تأییدیه هایی برای استفاده داخلی و خارجی از جمله فولادکاری خارجی در معرض دید هدف قرار می دهد. SC902 در DFT های اعمال شده در محدوده 2 تا 10 میلی متر به درجه آتش سلولزی تا 2 ساعت دست می یابد و طیف گسترده ای از سیستم های پوشش بالایی معماری و صنعتی را می پذیرد. در پروژه‌های زیرساختی بزرگ بریتانیا و اروپا، از جمله سازه‌های پل و پایانه‌های حمل‌ونقل که در آن فولاد در معرض و حفاظت در برابر آتش به طور همزمان مورد نیاز است، استفاده شده است. سازگاری محصول با سیستم های پرایمر ضد خوردگی و مستندات تایید فنی اروپایی (ETA) گسترده آن، تعیین و صدور گواهی در پروژه های پیچیده فرامرزی را آسان می کند.

بهترین روش های کاربردی: حفاظت از آتش درست در این زمینه

عملکرد هر سیستم پوشش نسوز فقط به اندازه نصب آن است. حتی بهترین عملکرد، محصولی که به طور کامل آزمایش شده است، در صورت استفاده نادرست، ممکن است مقاومت خود را در برابر آتش نشان ندهد. خرابی های میدانی در حفاظت در برابر آتش به ندرت نتیجه کمبود محصول است. آنها تقریباً همیشه نتیجه آماده سازی سطح ناکافی، نسبت اختلاط نادرست، ساخت ناکافی یا بیش از حد فیلم، یا کاربرد در شرایط محیطی نامناسب هستند.

آماده سازی سطح و الزامات پرایمینگ

برای سیستم های نسوز سیمانی، زیرلایه فولادی باید عاری از روغن، گریس، رسوب آسیاب سست و پوشش های موجود باشد که می تواند چسبندگی را کاهش دهد. برای فولاد کاری با پرایمر محافظ در برابر خوردگی، سازنده باید سازگاری پرایمر با محصول سیمانی را تایید کند. بسیاری از محصولات سیمانی برای اتصال مستقیم به فولاد لخت یا پرایم شده بدون پوشش خاص فرموله می شوند، اما سطح باید تمیز و کمی مرطوب (نه خیس) باشد تا اتصال مکانیکی ایجاد شود. ASTM C1063 راهنمایی کلی در مورد آماده سازی سطح برای مواد مقاوم در برابر آتش با اسپری ارائه می دهد.

برای سیستم های تشدید کننده، آماده سازی سطح برای چسبندگی طولانی مدت و عملکرد آتش بسیار مهم است. فولاد باید به اندازه Sa 2.5 (ISO 8501-1) یا معادل آن با بلاست تمیز شود و سطحی بین 40 تا 70 میکرومتر به دست آید. پرایمر مناسب باید از لیست پرایمرهای تایید شده سازنده انتخاب شود و روی ضخامت لایه خشک مشخص شده، معمولاً 50 تا 75 میکرومتر برای پرایمرهای اپوکسی غنی از روی اعمال شود. عدم استفاده از پرایمر تایید شده، یا استفاده از پرایمر بر روی پرایمری که با ترکیب شیمیایی آن ناسازگار است، یکی از شایع ترین علل لایه برداری زودرس و کاهش عملکرد در این زمینه است.

اندازه گیری ضخامت فیلم خشک و ضخامت لایه مرطوب

اندازه گیری DFT (ضخامت فیلم خشک) و WFT (ضخامت لایه مرطوب) ابزارهای کنترل کیفیت اولیه برای کاربرد پوشش های متورم هستند. DFT مورد نیاز برای یک محصول معین در یک مقطع فولادی معین توسط داده های تست آتش سوزی سازنده ایجاد می شود که سطح حفاظت را با ضریب مقطع (HP/A یا Hp/A، نسبت محیط گرم شده به سطح مقطع) عضو فولادی مرتبط می کند. مقاطع فولادی سنگین تر با فاکتورهای مقطع کمتر به ضخامت پوشش کمتری نیاز دارند. مقاطع سبکتر با فاکتورهای مقطع بالاتر نیاز بیشتری دارند. این بدان معنی است که یک پروژه واحد ممکن است ده ها مورد نیاز DFT مختلف را بسته به اندازه فولاد موجود داشته باشد.

اندازه گیری DFT باید با گیج های القایی الکترومغناطیسی کالیبره شده (برای زیرلایه های غیر مغناطیسی) یا ابزارهای اثر هال (برای زیرلایه های فولادی) انجام شود. اندازه گیری ها باید با حداقل فرکانس مشخص شده توسط استاندارد مربوطه انجام شود، مانند SSPC-PA 2 در آمریکای شمالی یا طرح کیفیت سازنده. یک روش معمول این است که پنج اندازه گیری در هر بخش عضو سازه انجام دهید، آنها را میانگین بگیرید و تأیید کنید که هیچ قرائت فردی کمتر از 80 درصد حداقل DFT تعیین شده نیست. هر منطقه ای که کمتر از حداقل DFT است باید قبل از پذیرش پوشش، مواد اضافی دریافت کند به عنوان یک سیستم شعله ور با ضخامت کمتر به عملکرد آتش نشانی خود دست نخواهد یافت و از الزامات حفاظتی ناموفق خواهد بود.

شانه‌های WFT در حین استفاده برای نظارت بر ضخامت در زمان واقعی استفاده می‌شوند و به اپلیکاتورها اجازه می‌دهند تا پارامترهای اسپری را قبل از خشک شدن پوشش تنظیم کنند. درصد مواد جامد حجمی محصول رابطه بین WFT و DFT نهایی را تعیین می کند. به عنوان مثال، محصولی با حجم 60 درصد مواد جامد در 10 میلی متر WFT اعمال می شود تا تقریباً 6 میلی متر DFT خشک شود. این رابطه باید از برگه اطلاعات محصول تأیید شود نه اینکه تخمین زده شود.

بررسی های نگهداری و دوام طولانی مدت

سیستم‌های حفاظت آتش غیرفعال اغلب نصب شده و فراموش می‌شوند تا زمانی که یک رویداد آتش‌سوزی یا یک بازرسی نظارتی دوباره آنها را مورد توجه قرار دهد. این یک رویکرد مخاطره آمیز است. هر دو سیستم حفاظت در برابر آتش سیمانی و شعله ور می توانند در طول زمان به دلیل آسیب فیزیکی، چرخه رطوبت، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی یا تغییرات ساختمانی تخریب شوند، و یک سیستم حفاظتی در معرض خطر ممکن است به جای کاهش سطح حفاظت، به هیچ وجه حفاظتی را ارائه ندهد.

برای سیستم های سیمانی، بازرسی بصری سالانه باید به دنبال ترک خوردگی، پوسته شدن، لایه برداری، لکه شدن آب (که ممکن است نشان دهنده نفوذ رطوبت در پشت پوشش باشد) و آسیب فیزیکی ناشی از فعالیت های ساختمانی یا ضربه باشد. مناطقی که لایه لایه شدن یا از بین رفتن مواد را نشان می دهند باید به سرعت با استفاده از مواد تعمیر سازگار از سیستم تایید شده سازنده تعمیر شوند. در محیط‌های صنعتی که ارتعاش، پاشش شیمیایی یا تماس فیزیکی معمول است، فرکانس بازرسی باید حداقل به صورت نیمه‌سالانه افزایش یابد.

برای سیستم های تشدید کننده، بازرسی باید علاوه بر تایید DFT در مناطق نماینده باشد. با گذشت زمان، به‌ویژه در محیط‌های بیرونی یا با رطوبت بالا، یک پوشش متورم ممکن است رطوبت را جذب کند، کمی متورم شود و سپس در طی چرخه خشک بعدی، ساختار لایه را از طریق ترک‌های ریز از دست بدهد. اگر اندازه‌گیری‌های DFT تلفات ثابتی را در سراسر منطقه بازرسی‌شده نشان می‌دهد، باید قبل از اینکه تلفات تجمعی حفاظت رتبه‌بندی شده را به خطر بیندازد، یک پوشش مجدد کامل از ناحیه آسیب‌دیده در نظر گرفته شود. راهنماهای تعمیر و نگهداری صادر شده توسط سازنده معمولاً مشخص می کنند که هر ناحیه ای که DFT کمتر از 80 درصد ارزش طراحی را نشان می دهد باید در مدت زمان مشخصی اصلاح شود.

صاحبان ساختمان ها و مدیران تاسیسات باید یک رکورد کامل حفاظت در برابر آتش را برای سازه های خود نگه دارند، از جمله مشخصات محصول، شماره طراحی UL، فاکتورهای بخش قابل اجرا، مقادیر DFT مورد نیاز برای هر اندازه فولاد موجود، سوابق کاربردی اصلی، و همه گزارش های بازرسی و تعمیرات بعدی. این مستندات برای رعایت مقررات در بسیاری از حوزه های قضایی مورد نیاز است و برای مدیریت تعمیر و نگهداری موثر در طول عمر ساختمان ضروری است.

چشم انداز نظارتی و گواهی شخص ثالث

محیط نظارتی حاکم بر پوشش‌های نسوز بسته به حوزه قضایی متفاوت است، اما عموماً مستلزم آن است که محصولات مورد استفاده در حفاظت ساختاری در برابر آتش توسط یک نهاد ثالث معتبر آزمایش و تأیید شوند. در آمریکای شمالی، Underwriters Laboratories (UL) جامع ترین پایگاه داده مجموعه های دارای رتبه آتش را که در فهرست UL Fire Resistance Directory منتشر شده است، نگهداری می کند. هر مجموعه فهرست شده محصول را با نام و دسته، محدوده بخش فولادی، ضخامت پوشش مورد نیاز و هرگونه محدودیت در استفاده (فقط داخلی، بیرونی محافظت شده و غیره) مشخص می کند. مشخص کننده ها باید شرایط پروژه خود را با شماره طراحی UL قابل اجرا مطابقت دهند تا اطمینان حاصل شود که سیستم نصب شده توسط مرجع قضایی (AHJ) پذیرفته می شود.

در اروپا، محصولات حفاظتی در برابر آتش برای فولاد سازه‌ای تحت استاندارد EN 13381 (قسمت‌های 4، 5، 7، و 8 که انواع زیرلایه‌ها و دسته‌بندی‌های مختلف محصول را پوشش می‌دهد) گواهی می‌دهند، و علامت CE طبق مقررات محصولات ساختمانی (CPR 305/2011) مورد نیاز است. مسیر ارزیابی فنی اروپا (ETA) به تولیدکنندگان اجازه می دهد تا گواهینامه های هماهنگ معتبر را در تمام کشورهای عضو اتحادیه اروپا دریافت کنند و مشخصات پروژه های چند ملیتی را ساده تر می کند. در بریتانیا پس از برگزیت، علامت UKCA جایگزین علامت CE برای محصولات عرضه شده در بازار بریتانیای کبیر شده است، اگرچه اکثر تولیدکنندگان اکنون هر دو گواهی را در طول دوره انتقال دارند.

سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) روش‌های آزمایشی فراگیر را از طریق ISO 834 (منحنی استاندارد زمان-دمای آتش‌سوزی‌های سلولزی) و ISO 22899 (برای آزمایش آتش جت) ارائه می‌کند که زیربنای استانداردهای آزمایش ملی در سطح جهانی است. پروژه‌ها در حوزه‌های قضایی بدون استاندارد ملی توسعه‌یافته معمولاً با توافق بین مشتری، مهندس و بیمه‌گر، یکی از استانداردهای اصلی بین‌المللی را رعایت می‌کنند.

مشخص‌کننده‌ای که به‌جای داده‌های آزمایش آتش‌سوزی منتشر شده توسط شخص ثالث، به مواد بازاریابی محصول تکیه می‌کند، خطر انطباق غیرقابل قبولی را متحمل می‌شود. صدور گواهینامه محصولات حفاظتی در برابر آتش یک تعهد قانونی و ایمنی است و مسئولیت تأیید اینکه سیستم نصب شده مطابق با استانداردهای قابل اجرا است، بر عهده تعیین کننده، پیمانکار و در نهایت مالک ساختمان است. هزینه عدم انطباق، چه از نظر اصلاح، جریمه های نظارتی، یا مسئولیت پس از یک رویداد آتش سوزی، از همان ابتدا بسیار بیشتر از هزینه مشخصات صحیح است.