طرح توجیهی تولید شیشه نسوز
pdf
80 صفحه
دلیل کاربرد شیشه نسوز
امروزه، شیشه در ساختمان ها کاربرد فراوانی دارد و با خلاقیت بیشتری در قیاس با گذشته، از آن استفاده می شود. سایر عناصر ساختماني نیز مانند شیشه با گذر زمان دستخوش تغییرات مشابهی می شوند؛ اما ممکن است چندان حائز اهمیت نباشند. آتش و شیشه دو عنصر متضاد هستند و در صورتی که شیشه نسوز به شیوه مناسبی در محل مورد نظر نصب نشود، نتایج فاجعه آمیزی در پی خواهد داشت و امنیت ساختمان را به خطر می اندازد.
شیشه نسوز در چه قسمت هایی تعبیه می شود
شیشه نسوز در قسمت های مختلف ساختمان به کار می رود. از درها و حائل ها به منظور حفاظت از راهروها و مسیرهای خروجی در برابر شعله های آتش و گرما و تخلیه مطمئن ساکنان ساختمان یا دسترسی سریع مأموران آتش نشانی به منبع آتش استفاده می شود.
یکی از مزیت های اصلی کاربرد شیشه نسوز، عبور نور طبیعی به مرکز ساختمان است و این ویژگی به فضا روح می بخشد، ویژگی های متمایز طراحی ساختمان را نمایان می کند و هم زمان امنیت ساکنان ساختمان را افزایش می دهد. خصوصیت مذکور موجب می شود شیشه نسوز در دیوارها، طبقات، نماها، درها و سیستم های پوشش بام به کار رود و تمام این قسمت ها طوری طراحی می شوند تا از گسترش آتش به قسمت های مختلف ساختمان جلوگیری کنند.
ساختمانی با نمای شیشه نسوز
شیشه های نسوز به شیوه یکسانی تولید نمی شوند
نکته ای که باید در ارتباط با میزان مقاومت شیشه نسوز به یاد داشت، این است که محصول پیش از نصب در محل مورد نظر باید آزمایش شود. شیشه و چارچوب نسوز باید همراه با مدارکی به کاربر ارائه شود که نشان می دهد این محصولات آزمایشات صنعتی را پشت سر گذاشته اند و با استاندارهای روز مطابقت دارند. استانداردی که برای این نوع شیشه در نظر گرفته می شود (اندازه و نوع چارچوب) در سراسر دنیا متفاوت است. برای مثال، در نیوزلند شیشه نسوز می تواند در چارچوب چوبی یا فولادی قرار گیرد.
در مجموع دو نوع شیشه نسوز موجود است
شیشه نسوز بدون عایق؛ این نوع شیشه با میزان مقاومت /60/- مشخص شده است. این رقم نشانگر مدت زمانی است که شیشه و چارچوب می توانند در برابر حریق مقاومت کنند و مسیر ورود آتش را ببندند.
شیشه نسوز عایق؛ این نوع شیشه با میزان مقاومت /60/60/- مشخص شده است. رقم اول نمایانگر مدت زمانی است که شیشه و چارچوب می توانند در برابر حریق مقاومت کنند و مسیر ورود آتش را ببندند و رقم دوم نشانگر مدت زمانی است که شیشه و چارچوب می توانند عبور گرما و حرارت ناشی از آتش را از میان شیشه به حداقل برسانند. توجه داشته باشید که مدت زمان تعیین شده در مقیاس دقیقه است.
به طور اساسی، چهار نوع شیشه نسوز بدون عایق وجود دارد
1) شیشه مسلح نسوز: این نوع شیشه قدیمی است و در مدارس و ساختمان های دهه 60 و 70 مشاهده می شود. امروزه کاربرد چندانی ندارند و در کاربرد آن ها محدودیت هایی وجود دارد.
2) شیشه سرامیکی نسوز: این نوع شیشه از ترکیب خاصی برخوردار است که در برابر گرما و حرارت مقاوم است. شیشه سرامیکی دارای رنگ بسیار روشنی است و معمولاً در ورودی ساختمان به کار می رود. باید به این نکته توجه کرد که شیشه سرامیکی شیشه مسلح یا آبداده نیست و تنها می توان از آن در طبقه ورودی استفاده کرد. شیشه سرامیکی مانند شیشه مسلح نسوز کاربرد چندانی ندارد و در شیوه استفاده از آن محدودیت هایی وجود دارد.
3) شیشه سودا-آهکی (شیشه استاندارد): این نوع شیشه با چند نام تجاری به بازار عرضه می شود و اگر با هدف مقاومت در برابر آتش سوزی تولید شود، روکش شیمیایی به آن اضافه می شود. در مجموع، این نوع شیشه در مقایسه با شیشه مسلح یا شیشه سرامیکی نسوز از عملکرد بهتری برخوردار است و می توان با مقاوم تر کردن ساختارش آن را به شیشه نشکن یا آبداده تبدیل کرد.
4) شیشه بوروسیلیکات: نوعی شیشه سیلیکاتی با مقداری اسید بور است. این نوع شیشه ها ضریب انبساط حرارتی کم تا متوسط و نیز چگالی کمی دارند. بسیاری از ظروف شیشه ای آزمایشگاهی، صنعتی و خانگی با استفاده از این نوع شیشه ساخته می شوند. این شیشه ها در بازار با نام های تجاری مانند پیرکس، سیماکس، ترکس و... شناخته می شود. مهم ترین ویژگی فیزیکی این نوع شیشه ها، کم بودن ضریب انبساط حرارتی آن ها است که مطابق استاندارد ایزو است و وجود این خاصیت منجر به افزایش مقاومت این شیشه در مقابل شوک حرارتی می شود. مقاومت این نوع شیشه ها حدوداً سه برابر بیشتر از مقاومت شیشه های سودا-آهکی یا سودالایم است. شیشه های بوروسیلیکاتی همچنین از هدایت حرارتی بسیاری برخوردار هستند. به دلیل هدایت حرارتی بالا و مقاومت زیاد در برابر شوک حرارتی، بسیاری از ظروف شیشه ای در معرض حرارت (مانند ظروف آزمایشگاهی و ظروف پخت و پز) از این نوع شیشه ساخته می شوند.
ظروف شیشه ای نسوز
شیشه عایق نسوز
به منظور ارائه عملکرد بهتر، باید از حداکثر گرمای تابشی برخوردار باشد و میزان مقاومت آن را می توان با انجام آزمایشی در کوره بررسی کرد؛ میزان مقاومت پیشنهادی باید 15kW/m2 باشد. شیشه عایق نسوز شیشه لمینیت (یا شیشه چند لا) است. در میان هز لایه شیشه، ماده متورمی قرار دارد که بسته به علامت تجاری محصول، می تواند به شکل ماده ای جامد یا ژل باشد. در واقع، این ماده متورم است که موجب مقاومت ورق شیشه چند لا در برابر آتش می شود.
با گرم شدن شیشه چند لا، ماده متورم مقاوم تر می شود و هنگامی که اولین لایه شیشه با دمای تقریباً 120 درجه سانتی گراد می رسد، شیشه می شکند و لایه بعدی لمینیت آشکار می شود و این روند همچنان ادامه پیدا می کند. افزایش میزان مقاومت شیشه نسوز در برابر آتش به معنای استفاده از تعداد لمینت های بیشتری است، از این رو شیشه ضخیم تر خواهد شد. (شیشه عایق نسوز با میزان مقاومت 120/120/- از ضخامتی به اندازه 53 میلی متر برخوردار است.)
هنگام استفاده از شیشه نسوز باید به یاد داشت که شیشه با چارچوب تناسب داشته باشد و چارچوب باید به شیوه درستی در دیوار مقاوم در برابر آتش تعبیه شود. هنگام تعبیه شیشه نسوز در پنجره، یا در نما، ارائه سند یا مدرک ضروری است چرا که نشان می دهد ضخامت شیشه و طراحی چارچوب با توجه به شرایط استاندارد، پیش از این، مورد آزمایش قرار گرفته اند و با میزان مقاومت دلخواه مطابقت دارند. شیشه و چارچوب در تأمین ایمنی کاربر هنگام بروز آتش سوزی نقش بسزایی ایفا می کنند.
شیشه عایق نسوز از مقاومت بسیار بالایی در برابر آتش سوزی برخوردار است. این ویژگی عملکرد مطمئن عایق را در نقاطی از ساختمان تضمین می کند که در شرایط اضطراری (برای مثال، وقوع آتش سوزی) برای تخلیه ساکنان به عنوان مسیر امنی استفاده می شوند.
شیشه نسوز
تمام سیستم هایی که در ساختمان به نوعی در برابر آتش سوزی مقاوم یا نسوز هستند، باید دارای برچسبی باشند که نشان بدهد:
1) کدام صنعت یا کارخانه ای این محصول را تولید کرده است.
2) میزان مقاومت در برابر آتش سوزی پیش از نصب آزمایش شده است.
3) سیستم در چه تاریخی نصب شده است.
4) استاندارد سیستم آزمایش شده است.
اطمینان از صحت و ارائه این جزئیات به عهده سازنده سیستم (شیشه و چارچوب نسوز) است.
گزینه های موجود در طراحي
طراح می تواند از میان سه نوع شیشه نسوز با میزان مقاومت متفاوت، نمونه دلخواه را انتخاب کند.
1) شیشه عایق نسوز: از مقاومت بسیار خوبی در برابر آتش سوزی برخوردار است. این ویژگی عملکرد مطمئن عایق را در نقاطی از ساختمان تضمین می کند که در شرایط اضطراری (برای مثال، وقوع آتش سوزی) برای تخلیه ساکنان به عنوان مسیر امنی استفاده می شوند. این گزینه بیشترین امنیت را به کاربران عرضه می کند، زیرا میزان تابش گرمایی در قسمتی از شیشه نسوز که در برابر آتش سوزی مقاوم نیست، در فاصله یک متری در مدت زمان استانداردی که در آزمایش های استاندارد تعیین شده است، معمولاً کمتر از 1kW/m2 است.
2) شیشه نسوز بدون عایق: این نوع شیشه به منظور جلوگیری از گسترش آتش و با میزان مقاومت معینی طراحی و آزمایش می شود. در ارتباط با میزان گرمایی که از طریق شیشه به قسمت حفاظت شده منتقل می شود، مشکلاتی وجود دارد که ممکن است برای افراد و همچنین مصالح به کار رفته در ساختمان خطرناک باشد. در مجموع، از این شیشه در نقاطی استفاده می شود که ساکنان ساختمان هنگام آتش سوزی از این قسمت ها به عنوان راه های خروجی استفاده می کنند.
نمای ساختمان با شیشه نسوز
هر دو گزینه فوق، پیش از نصب در محل آزمایش می شوند تا عملکرد آن ها در انطباق با معیارها و استانداردهای روز باشد. طراح با بررسی نیازهای ساختمان و کاربران می تواند تشخیص دهد کدام گزینه هنگام بروز آتش سوزی از کارایی بیشتری برخوردار است. باید به این نکته نیز اشاره کرد که در برخی اوقات ممکن است مصالح یا سیستم های نسوز پیش از نصب یا استفاده بررسی و آزمایش نشوند، در این صورت طراحی که در نظر دارد در پروژه خود این نوع مصالح یا سیستم ها را به کار برد، باید پیش از نصب آن ها در ساختمان با مقامات محلی مشورت کرده و در صورت تأیید و توافق آن ها از این مصالح استفاده کند، در غیر این صورت مسئولیت هر نوع پیامدی به عهده طراح، مهندس و مقامات محلی است.
شیشه آبداده و آب در آتش سوزی مقاومت چندانی ندارند. استحکام شیشه آبداده حدود پنج برابر شیشه تابکاری شده استاندارد است. این نوع شیشه برای قسمت هایی طراحی می شود که فشار فیزیکی، در آن نقاط مشکل آفرین است و شیشه تحت فشار فیزیکی بدون ایجاد لبه های تیز به قطعات کوچک تکه تکه می شود. دقیقاً نمی توان با استناد به هیچ شیوه ای پیش بینی کرد که گرمای ناشی از آتش چگونه پیش از استفاده از آب از شیشه عبور می کند. علاوه بر این، موضوعات دیگری نیز وجود دارد که باید به آن ها توجه کرد:
· چگونه باد یا عملکرد آبپاش جریان آب را روی شیشه تحت تأثیر قرار می دهد، به ویژه اگر ساختمان قدیمی باشد؟
· آیا جریان آب ثابت و منظم باقی خواهد ماند یا آیا قسمت هایی وجود دارد که جریان آب برای کنترل درجه حرارت شیشه کافی نباشد؟
· آیا استفاده از آب هنگام خاموش کردن آتش، موجب افزایش درجه حرارت شیشه خواهد شد و آب چه تغییراتی در شیشه ایجاد می کند؟
عملکرد انواع شیشه های نسوز به پانل شیشه و شرایط بستگی دارد. نمی توان با قطعیت، فشار ناشی از آتش را روی شیشه تعیین کرد. شکست شیشه بدین معنا است که بروز این قبیل حوادث کاملاً پیش بینی ناپذیر است. در صورت افزودن گرما و آب به معادله ساخت شیشه، بروز هرگونه نقصانی می تواند غافلگیرکننده و فاجعه آفرین باشد.
شیشه تابکاری شده لمینیت که مجهز به لایه پلاستیکی است، به منظور کاهش فشار فیزیکی و تأمین امنیت کاربر طراحی شده است. کاربرد این نوع شیشه مشکلات خود را دارد. شیشه تابکاری شده لمینیت با قرار گرفتن در معرض آتش در دمای حرارت نسبتاً پایین در مدت زمان کوتاهی ترک خواهد خورد. این نوع شیشه با ایجاد ترک یا بروز آتش سوزی در مدت 5 تا 12 دقیقه از چارچوب خارج خواهد شد. افزایش حرارت در حدود 80 درجه سانتی گراد در شیشه ترک ایجاد می کند. لایه پلاستیکی موجود در شیشه به سرعت به مایع و سپس به دود تبدیل می شود و در نهایت آتش می گیرد. در آزمایش هایی که به منظور تعیین مقاومت این شیشه صورت گرفت، لمینیت ها با ترک خوردن و آتش گرفتن لایه پلاستیکی در مدت پنج تا هشت دقیقه از بین می روند.
کاربرد شیشه نسوز در ساختمان
نکته ای که باید به خاطر سپرد این است که کارایی مصالح یا مواد نسوزی که پیش از استفاده مورد آزمایش قرار نمی گیرند، کاملاً اتفاقی مشخص می شود و این موضوع می تواند برای طراح پیامدهای خطرناکی داشته باشد.
امروزه با در اختیار داشتن انواع شیشه های نسوز و انجام آزمایش های متعدد، در ارتباط با تأثیرات ناشی از آتش بر پوشش ساختمان های مدرن به درک بهتری دست پیدا کرده ایم. علاوه بر این، می توانیم عملکرد سیستم یا مواد نسوز را در مواقع آتش سوزی پیش بینی کنیم. طراحان به منظور افزایش امنیت ساکنان ساختمان، در خروجی های اضطراری ساختمان ها از سیستم ها و مصالح نسوز استفاده می کنند، با وجود این در فرآیند طراحی و ساخت و ساز، درباره شیشه نسوز در ساختمان اطلاعات زیادی وجود دارد که نیاز به بررسی و تحقیق بیشتری دارند.
انتظار می رود خواننده با مطالعه این مقاله به دلیل و نحوه کاربرد شیشه های نسوز پی ببرد و از شرایط مورد نیاز جهت تعیین نوع شیشه نسوز آگاهی یابد.