از ورود کامپوزیت‌های «نانو» به بازار تا چالش کیفیت در نمای ساختمان‌ها

کامپوزیت‌های آلومینیومی در دو دهه اخیر به یکی از پرکاربردترین مصالح نمای ساختمان در جهان تبدیل شده‌اند؛ مصالحی سبک، ارزان، قابل شکل‌دهی و دارای تنوع رنگ که اجرای سریع و ظاهر مدرن را برای سازندگان فراهم می‌کنند. اما پشت این مزایا، یک ضعف حیاتی پنهان است؛ بسیاری از این پنل‌ها به‌ویژه انواع دارای هسته پلی‌اتیلن، در برابر آتش رفتار بسیار خطرناکی دارند و می‌توانند مانند سوخت عمل کنند. پژوهش‌ها پس از آتش‌سوزی برج «گرنفل» لندن نشان داد پنل‌های کامپوزیتی مورد استفاده در این ساختمان تا ۵۵ برابر آتش‌گیرتر از نمونه‌های کم‌اشتعال بوده‌اند و در زمان حریق، دود و گازهای سمی مرگباری تولید کرده‌اند.
فاجعه گرنفل در سال ۲۰۱۷ که به مرگ ۷۲ نفر انجامید، نقطه عطفی در نگاه جهان به ایمنی نمای ساختمان بود. بررسی‌ها نشان داد آتش اولیه یک واحد مسکونی، پس از رسیدن به نمای ساختمان، در مدت کوتاهی کل برج را دربر گرفت؛ زیرا پنل‌های آلومینیوم کامپوزیت دارای هسته پلاستیکی و عایق‌های قابل اشتعال، مانند یک مسیر انتقال شعله عمل کردند. گزارش‌های رسمی و مطالعات علمی بعدی تأکید کردند که قطرات مذاب پلی‌اتیلن و دود سمی حاصل از سوختن این مصالح، نقش مهمی در گسترش سریع آتش و افزایش تلفات داشته‌اند.
پس از این حادثه، بسیاری از کشورها مقررات استفاده از کامپوزیت در نماهای مرتفع را سختگیرانه‌تر کردند و برخی انواع آن به‌ویژه پنل‌های دارای هسته قابل اشتعال، ممنوع یا محدود شدند. با این حال، نگرانی‌ها همچنان ادامه دارد؛ زیرا حوادث مشابه در کشورهایی مانند اسپانیا، امارات و استرالیا نیز نشان داده‌اند که نمای کامپوزیتی در صورت استفاده از مواد غیراستاندارد یا اجرای غیراصولی، می‌تواند یک آتش‌سوزی محدود را به فاجعه‌ای گسترده تبدیل کند.
کارشناسان ایمنی ساختمان معتقدند مسئله فقط «زیبایی نما» نیست، بلکه موضوعی مرتبط با جان ساکنان، عملکرد آتش‌نشانان و امنیت شهری است.
در این میان، همزمان با افزایش نگرانی‌ها درباره خطرات آتش‌سوزی، شرکت‌های مختلف در جهان و ایران از توسعه «نانوکامپوزیت‌های مقاوم در برابر آتش» خبر داده‌اند؛ محصولاتی که گفته می‌شود با استفاده از نانوذرات معدنی، پوشش‌های دیرسوز یا هسته‌های اصلاح‌شده، می‌توانند سرعت گسترش شعله را کاهش دهند و مقاومت حرارتی بیشتری ایجاد کنند. با این حال، کارشناسان ایمنی ساختمان تأکید می‌کنند که بسیاری از این ادعاها نیازمند آزمون‌های معتبر بین‌المللی، گواهی‌های استاندارد و آزمایش‌های واقعی در مقیاس حریق ساختمان هستند؛ چراکه تفاوت زیادی میان «دیرسوز بودن» و «غیرقابل اشتعال بودن» وجود دارد. برخی متخصصان نیز هشدار می‌دهند استفاده تبلیغاتی از واژه‌هایی مانند «نانو»، بدون انتشار نتایج تست‌های معتبر آتش، می‌تواند به ایجاد احساس امنیت کاذب در بازار ساختمان منجر شود.
اکنون بحث درباره نمای کامپوزیت تنها یک موضوع معماری یا زیبایی شهری نیست؛ بلکه مسئله‌ای مرتبط با ایمنی عمومی، استانداردهای ساخت‌وساز و مسئولیت نهادهای نظارتی در برابر جان شهروندان است؛ موضوعی که با افزایش برج‌سازی و گسترش استفاده از نماهای سبک، اهمیت آن بیش از گذشته مورد توجه قرار گرفته است.
استفاده از نمای کامپوزیت آلومینیومی در ساختمان‌های بلندمرتبه، همواره یکی از دغدغه‌های مهندسی حریق بوده است. با توجه به اهمیت ایمنی ساختمان‌ها در برابر آتش، دکتر سعید بختیاری، رئیس بخش مهندسی آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی در گفت‌وگو با ایسنا، به تشریح استانداردهای قانونی و فنی حاکم بر استفاده از این مصالح پرداخت.
تکلیف قانونی مصالح نما در «مبحث سوم» روشن است
دکتر سعید بختیاری، رئیس بخش مهندسی آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی در گفت‌وگو با ایسنا با اشاره به مبانی قانونی این موضوع گفت: مشخصات و الزامات حریق در نمای ساختمان‌ها، به طور دقیق در ویرایش سوم «مبحث سوم مقررات ملی ساختمان» (مصوب سال ۱۳۹۵) تعیین تکلیف شده است. رعایت این مبحث، برای کلیه سازندگان یک تکلیف قانونی و اجباری محسوب می‌شود.
وی افزود: در فصل هفتم این مبحث، مشخصات قابل‌قبول برای مصالح نما از نظر رفتار در برابر آتش به دقت تعیین شده است. در واقع ما یک نظام طبقه‌بندی (Classification) داریم که رفتار مصالح را در برابر آتش، طی آزمون‌های استاندارد از رده A (غیرقابل اشتعال یا ایمن) تا رده F (پرخطر) دسته‌بندی می‌کند.
رئیس بخش مهندسی آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی با بیان اینکه مقررات ملی ساختمان بر اساس ارتفاع سازه و فاصله آن با ساختمان‌های مجاور یا معابر عمومی، مشخص می‌کند که کدام رده از مصالح مجاز به استفاده است، خاطر نشان کرد: اصل ماجرا این است که مصالح انتخابی باید بتوانند استانداردهای رده‌بندی مورد نیازِ آن ساختمان خاص را پاس کنند.
وی با اشاره به اهمیت جزئیات اجرایی در ایمنی ساختمان‌ها، تأکید کرد: اگرچه مباحث مربوط به جزئیات اجرایی نما، فراتر از بحث‌های کلیِ استاندارد مصالح است، اما این جزئیات نیز مستقیماً بر رفتار آتش مؤثر بوده و بخشی از فرایند اجباری هستند که سازندگان موظف به رعایت آنها در حین اجرا هستند.
چالش اصلی در هسته مرکزی کامپوزیت‌ها
بختیاری در خصوص ماهیت فنی کامپوزیت‌های آلومینیومی توضیح داد: به ‌طور کلی، ورق‌های کامپوزیت آلومینیوم از دو لایه ورق آلومینیومی در طرفین و یک هسته میانی تشکیل شده‌اند. این هسته میانی به‌ طور معمول از مصالح پلیمری ساخته می‌شود، هرچند نمونه‌هایی با هسته معدنی نیز در بازار موجود است.
وی در ادامه با اشاره به تنوع کیفی محصولات موجود در بازار گفت: تجربیات ما در سال‌های اخیر نشان می‌دهد که عملکرد کامپوزیت‌های آلومینیومی در آزمون‌های حریق بسیار متغیر بوده است؛ به‌طوری‌که ما طیف گسترده‌ای از رفتارها، از وضعیت بسیار نامطلوب و خطرناک تا موارد کاملاً استاندارد و قابل‌قبول را در آزمایش‌ها مشاهده کرده‌ایم.
وی افزود: هسته‌های پلیمریِ این کامپوزیت‌ها در فرایند تولید (Compounding) ترکیب‌سازی می‌شوند. اگر در این مرحله، مواد «کندسوزکننده» (Flame Retardant) به میزان کافی و با نوع مناسب اضافه شود، این مصالح می‌توانند رفتار قابل‌قبولی در برابر آتش داشته باشند و استانداردهای لازم را کسب کنند.
رئیس بخش مهندسی آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی با اشاره به الزامات قانونی در پروژه‌های دولتی و عمومی، تصریح کرد: علاوه بر مقررات ملی ساختمان، ضابطه ۱۱۲ سازمان برنامه و بودجه نیز که سال گذشته ابلاغ شد، به طور اختصاصی به موضوع محافظت ساختمان‌هایی که از بودجه عمومی استفاده می‌کنند (نظام فنی اجرایی)، پرداخته است. این ضابطه که کاملاً به‌روزرسانی شده، مقررات دقیقی را برای رفتار نما در برابر آتش وضع کرده است.
وی خاطرنشان کرد: در حال حاضر، چه در بخش خصوصی و چه در پروژه‌های دولتیِ مشمول نظام فنی اجرایی، ضوابط سخت‌گیرانه‌ای برای نمای ساختمان‌ها تدوین شده است. بنابراین، تمامی نماها از هر جنسی که باشند، باید از لحاظ مشخصات فنی در برابر آتش مطابق با این ضوابط ساخته شوند و رعایت این استانداردها برای همه الزامی است.
از ورود کامپوزیت‌های «نانو» به بازار تا چالش کیفیت در نمای ساختمان‌ها
رئیس بخش مهندسی آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، در ادامه گفت‌وگو با ایسنا، با اشاره به ورود تکنولوژی‌های نوین در صنعت نمای ساختمان، به بررسی وضعیت کامپوزیت‌های نانو و چالش‌های کیفیت مصالح در بازار پرداخت.
بختیاری درباره استفاده از فناوری‌های جدید در نما، به تولید برخی مصالح نوین مبتنی بر نانو فناوری در نما اشاره کرد و گفت: کارخانه‌های تولیدکننده مصالح، از جمله تولیدکنندگان کامپوزیت‌های نانو می‌توانند با رعایت دقیق فرایند ترکیب‌سازی (Compounding) و موفقیت در آزمون‌های استاندارد حریق، به طبقه مورد نیاز مقررات ملی دست یابند. در صورت احراز این شرایط، استفاده از این محصولات در نمای ساختمان‌ها بلامانع است.
وی افزود: از نظر ما، مبنای اصلی پذیرش یک مصالح برای استفاده در نما، رعایت الزامات مقررات ملی ساختمان و ضوابط سازمان برنامه و بودجه در حوزه محافظت در برابر آتش است. بنابراین هر محصولی که بتواند استانداردهای واکنش در برابر آتش را پاس کند، مورد تأیید است.
تجربه تلخ بازار؛ از تولیدات استاندارد تا محصولات بی‌کیفیت
رئیس بخش مهندسی آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی با اشاره به تجربیات آزمایشگاهی این مرکز در سال‌های اخیر، اظهار کرد: ما در طول سال‌ها، محصولات متعددی را آزمایش کرده‌ایم که بسیاری از آنها موفق شدند طبقه قابل‌قبول واکنش در برابر آتش را کسب کنند. با این حال، به نظر می‌رسد به دلایل مختلف از جمله نوسانات بازار و کمبود برخی مواد، گاهی اوقات همان تولیدکنندگان در حفظ کیفیت محصولات خود دچار مشکل شده‌اند.
وی تأکید کرد: تجربیات ما نشان می‌دهد که گاهی یک کارخانه محصولی استاندارد تولید کرده، اما در مقطعی دیگر، همان کارخانه جنسی را به بازار عرضه کرده که الزامات حریق را رعایت نکرده است. این ناپایداری در کیفیت محصولات تولیدی، از جمله چالش‌های فعلی در بازار مصالح نما است.
ظهور کامپوزیت‌های با هسته معدنی؛ راهکاری برای ایمنی بیشتر
بختیاری در خصوص تحولات اخیر در این حوزه، یادآور شد: در سال‌های اخیر نوعی از کامپوزیت‌های آلومینیومی وارد بازار شده است که هسته مرکزی آنها دیگر پلیمری نیست و از مواد معدنی تشکیل شده است. این محصولات که در آنها به‌جای هسته پلیمری از مصالح معدنی استفاده می‌شود، به دلیل ماهیت ذاتی‌شان، مشکل خاصی از نظر اشتعال‌زایی ندارند و گزینه ایمن‌تری برای استفاده در نما محسوب می‌شوند.
ضرورت نگاه سیستماتیک به ایمنی حریق
رئیس بخش مهندسی آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، با تأکید بر لزوم ارتقای سطح ایمنی در ساختمان‌ها، به تفاوت میان «نظرات کارشناسی» و «الزامات قانونی» پرداخت.
بختیاری با بیان اینکه از منظر ایمنی، هرچه استفاده از مواد پلیمری و قابل اشتعال کاهش یافته و سهم مصالح معدنی افزایش یابد، خطر آتش‌سوزی کمتر خواهد بود، گفت: با وجود این، ما در کشور در خصوص ایمنیِ محتویات داخل ساختمان، یعنی مبلمان، فوم‌ها، پارچه‌ها، پرده‌ها و حتی بدنه لوازم الکترونیکی مانند تلویزیون و رایانه، هنوز استانداردهای جامع و سختگیرانه‌ای نداریم؛ در حالی که این موارد در بسیاری از کشورهای دنیا تحت ضوابط دقیق ایمنی حریق قرار دارند.
وی افزود: به‌هرحال، مواد قابل اشتعال در داخل ساختمان‌ها وجود دارد و هرچه این اقلام کاهش یابند، خطر گسترش حریق نیز کمتر می‌شود؛ اما مقررات ملی ساختمان صرفاً تعیین‌کننده سطحِ حداقلیِ مورد پذیرش است.
مصالح باید چندمنظوره و استاندارد باشند
رئیس بخش مهندسی آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی با اشاره به اینکه در طراحی ساختمان، تنها «ایمنی حریق» مدنظر نیست، تصریح کرد: در ساخت‌وساز، ما با مجموعه‌ای از الزامات از جمله مقاومت سازه‌ای، صرفه‌جویی در انرژی، عایق‌بندی صوتی (آکوستیک) و ملاحظات زیست‌محیطی در کنار ایمنی در برابر آتش مواجه هستیم. بنابراین مصالحی که در بازار عرضه می‌شوند، باید به تناسب، تمامی این استانداردها را به صورت همزمان تأمین کنند.
بختیاری با تأکید بر ضرورت نگاه سیستمی به ایمنی ساختمان، اظهار کرد: موضوع مهم این است که علاوه بر مصالح به صورت تکی، «سیستم» نیز باید مورد ارزیابی قرار گیرد. برای مثال، دیوار خارجی یک ساختمان باید در ترکیب با سایر اجزا، هم عایق صوتی باشد، هم مانع اتلاف انرژی و هم مقاومت کافی در برابر آتش را تأمین کند. در این میان، نقش مهندسان ناظر بسیار حیاتی است تا دچار خطا نشوند.
وی خاطرنشان کرد: متأسفانه در برخی موارد، فشارهای کارفرما برای کاهش هزینه‌ها یا کمبود اطلاعات فنی باعث می‌شود که مصالح خطرناک در ساختمان‌ها به کار گرفته شود و نظارت دقیقی نیز بر آن صورت نگیرد؛ این موضوع می‌تواند در آینده فجایع جبران‌ناپذیری را رقم بزند که تمامی ارکانِ درگیر در ساخت‌وساز باید نسبت به آن هوشیار باشند.
ظرفیت‌های کم‌نظیر مرکز تحقیقات در ارزیابی ایمنی حریق؛ بررسی مقاومت مصالح در شرایط شبیه‌سازی‌شده
رئیس بخش مهندسی آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، در ادامه گفت‌وگوی خود با ایسنا، به تشریح توانمندی‌های آزمایشگاهی این مرکز در زمینه ارزیابی ایمنی حریق پرداخت.
بختیاری با بیان اینکه این مرکز سال‌هاست خدمات تخصصی آزمون آتش را به جامعه مهندسی ارائه می‌دهد، گفت: ما در طول این سال‌ها، صدها نوع مصالح مختلف اعم از مصالح نازک‌کاری، سازه‌ای و مصالح نما را از لحاظ رفتار در برابر آتش تحت آزمایش قرار داده‌ایم.
وی افزود: نتایج این ارزیابی‌ها علاوه بر ارائه مستقیم به کارفرمایان، در قالب نشریات تحقیقاتی و آگاهی‌نامه‌های فنی منتشر شده و بخش مهمی از ضوابط و مقررات ملی ساختمان را شکل داده است.
امکانات تست در مقیاس بزرگ
رئیس بخش مهندسی آتش مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی با اشاره به پیشرفته بودن تجهیزات این مرکز، اظهار کرد: یکی از شاخص‌ترین امکانات ما، توانایی انجام آزمون‌های مقاومت در برابر آتش در «مقیاس بزرگ» است؛ به‌طوری‌که در فضایی با ابعاد نزدیک به ۴۰ مترمکعب، مصالح ساختمانی را تحت دماهای بسیار بالا (تا بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد) و با اعمال بارهای سازه‌ای، مورد ارزیابی دقیق قرار می‌دهیم.
وی خاطرنشان کرد: هدف ما از این تست‌های سختگیرانه، شبیه‌سازی دقیق شرایط واقعی حریق است تا با بررسی رفتار مصالح تحت بار و حرارت، نتایج کاربردی و علمی را جهت ارتقای ایمنی سازه‌ها به جامعه مهندسی کشور ارائه دهیم.