مقاومة الحريق للمواد الخرسانية والمنشآت

ما هي مقاومة الحريق للمواد الخرسانية والمنشآت؟

يمكن تقدير مقاومة الخرسانة للحريق بشكل جيد، سواء كانت في شكل مادي أو في شكل إنشائي. كما يمكن تقليل العديد من المشكلات الناتجة عن مخاطر الحريق بشكل كبير من خلال استخدام الخرسانة كمادة هيكلية.

هذا يرجع إلى الخصائص الكامنة في الخرسانة. كما أنه لا يتطلب مقاومة إضافية للحريق للخرسانة المستخدمة.

إجمالاً، فإنّ أداء الخرسانة في النار هو طريقة للحفاظ على السلامة الهيكلية للخرسانة، ولا يتم المساس بمقاومة الحريق وتوفر حماية مثالية من هجوم الحرارة. حيث أن هذا يجعل الخرسانة مادة موثوقة ضد الحريق.

طريقة مقاومة الحريق للمواد الخرسانية:

لا يمكننا ترك الخرسانة تحترق أو تركها تحترق. وهذه المادة ليس لها أي تفاعل مع النار لإصدار أي أبخرة أو غازات خطرة أو سامة. حيث لوحظ وجود درجة عالية من مقاومة الحريق في الخرسانة وهي مادة هيكلية مقاومة للحريق فعالة من حيث التكلفة ويمكن استخدامها في البناء.

يرجع السبب وراء هذه الخاصية المذهلة للخرسانة إلى وجود مكونات رئيسية هي الأسمنت والركام. كما أن الجمع بين هذه المواد مع الماء يجلب كتلة تسمى “الخرسانة” والتي وجدت أنها مادة خاملة والأهم من ذلك أنها خاملة للتصميم الهيكلي للحريق والسلامة.

وبعبارة أخرى، فإنّ المادة الخرسانية لها قيمة أقل من الموصلية الحرارية. وهذه القيمة المنخفضة تجعل الخرسانة لتوصيل الحرارة ببطء شديد تتصرف كدرع مثالي لحماية المساحة المجاورة والمواد نفسها من التلف الناتج عن الحريق.

مقاومة الهياكل الخرسانية للحريق:

إذا كان أداء المادة الخرسانية جيدًا في النار، فإنّ الهياكل الخرسانية أيضًا سَتمتلك نفس الخاصية. حيث تتمتع الهياكل الخرسانية بمقاومة أكبر للحريق ويرجع ذلك أساسًا إلى:

• الخصائص المتأصلة لمواد البناء أي الخرسانة.

• تصميم هيكلي يعتمد على الجودة لكل عضو هيكلي ضد هجوم الحريق.

• التصميم العام لضمان المتانة.

• تحديد مقاومة الحريق للعضو الهيكلي على أنها قدرة العضو على الأداء وفقًا للمتطلبات المصممة لوظيفة زمنية عند تعرضه لهجوم حريق.

تحضير خرسانة عالية المقاومة للحريق:

كما ذكرنا سابقًا، فإنّ أحد الأسباب الرئيسية وراء الخاصية الكامنة في مقاومة الحريق للخرسانة يرجع إلى المواد المكونة الموجودة فيها. كما يمكن أن يساعد الاستخدام الجيد التصميم للمواد المكونة للخرسانة في جلب الخرسانة بمقاومة أفضل للحريق.

أحد العوامل المهمة المتعلقة بمقاومة الخرسانة للحريق هو تكوين الركام. حيث يمكن أن يساعد استخدام الركام الخاص في زيادة مقاومة الحريق وقوة الخرسانة.

وسيلة أخرى من خلال استخدام ألياف بلاستيكية خاصة. أدّى استخدام الألياف البلاستيكية إلى زيادة كبيرة في مقاومة الخرسانة للحريق. كما يمكن زيادة مقاومة مصفوفة الأسمنت باستخدام رمال خاصة في صناعة الخرسانة.

لا يختلف إنتاج الخرسانة المقاومة للحريق عن إنتاج الخرسانة القياسي. وإذا تم استخدام الألياف في الخرسانة، فيجب إجراء الخلط بعناية ومراقبته طوال الوقت.

طرق تحسين مقاومة الخرسانة للحريق:

المواد المكونة للخرسانة وممتلكاتها لها تأثير أكبر في مقاومة الحريق. حيث كانت هناك حالات زادت فيها درجة حرارة الخرسانة بسرعة في غضون دقائق ممّا أدّى إلى تشظي. وهناك طرق مختلفة يمكننا من خلالها تحسين مقاومة الخرسانة للحريق.

• عندما تتعرض الخرسانة المصنوعة من الأسمنت البورتلاندي العادي لنيران تزيد عن 300 درجة مئوية، فإنّها تفقد معظم خصائصها المهمة. وستفقد هذه الخرسانة أداءها الإنشائي لدرجة حرارة تزيد عن 600 درجة مئوية.

• سيتراوح عُمق المنطقة الضعيفة للخرسانة من سُمك صغير من مليمترات إلى عدة سنتيمترات مع زيادة درجة حرارة الخرسانة بالنار.

• يمكن حماية البطانات المقاومة للحرارة فوق درجة حرارة 1600 درجة مئوية بمساعدة الأسمنت عالي الألومينا. حيث لوحظ أن هذا له أداء أعلى في النار.

تظهر مقاومة ممتازة للنار عند درجة حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية. ويتم الحصول على أداء أفضل من خلال الركام من النوع الكربوني مثل الحجر الجيري والصخور الجيرية والدولوميت.

تَميل هذه إلى أداء جيد في النار حيث أن هذه المواد المعرضة للحرارة ستسخن الكالسيوم وتحرر ثاني أكسيد الكربون. ومن أجل الخضوع لمثل هذا التفاعل، فإنّ الحرارة مطلوبة.

إنّ هذا التفاعل يمتص بعض الحرارة من الطاقة الطاردة للحرارة. وهذه المجاميع مع السيليكا لها أداء أقل في النار. بحيث يرتبط الأداء الحراري بالتوصيل الحراري للخرسانة. ومن ثم، فإّن الركام الخفيف الوزن في الخرسانة سيجلب أفضل مقاومة للحريق.

يمكن تقليل التشقق في الخرسانة بسبب درجات الحرارة المرتفعة عن طريق استخدام البوليمرات أو ألياف البولي بروبلين الأحادية. وهذا بالتالي وسيلة لزيادة مقاومة الخرسانة للحريق.

عند درجات حرارة تقارب 160 درجة مئوية، تذوب هذه البوليمرات وتصنع قنوات تسمح لأبخرة الماء الناتجة بالخروج. حيث ستساعد هذه العملية في تقليل ضغوط المسام وتقليل مخاطر التشظي.