Tấm vermiculite đóng vai trò là vật liệu cách nhiệt khó bắt lửa. Thành phần chủ yếu của nó là vermiculite đã được nở ra, bắt nguồn từ một loại khoáng chất silicat tự nhiên có liên quan đến mica. Điều thú vị xảy ra khi vật liệu này tiếp xúc với nhiệt độ rất cao, khoảng từ 900 đến 1000 độ Celsius. Ở nhiệt độ này, nó thực sự giãn nở lên tới khoảng ba mươi lần kích thước ban đầu, tạo thành những khoảng không khí nhỏ bên trong giúp cản nhiệt. Các nhà sản xuất trộn vật liệu đã nở này với các thành phần như natri silicate để tạo thành các tấm cứng. Những tấm này có trọng lượng từ 350 đến 450 kilogam trên mỗi mét khối, khiến chúng nhẹ hơn khoảng sáu mươi phần trăm so với các tấm thạch cao thông thường thường được sử dụng cho tường và trần.
Quá trình sản xuất bao gồm ba giai đoạn chính:
Quy trình này tạo ra một vật liệu có khả năng chịu được nhiệt độ lên đến 1200°C trong khi vẫn giữ được độ nguyên vẹn cấu trúc, theo như kết quả xác nhận bởi các tiêu chuẩn thử nghiệm cháy BS 476 và EN 1366.
| Bất động sản | Chỉ số hiệu năng | Ưu Thế |
|---|---|---|
| Dẫn nhiệt | 0.062–0.085 W/mK | Cách nhiệt vượt trội so với thạch cao (0.21 W/mK) |
| Khả năng chống cháy | 60–120 phút (EI 60/90/120) | Không cháy, không phát sinh khí độc |
| Sức mạnh nén | 1.8–2.5 MPa | Hỗ trợ tải trọng cơ học trong các bộ phận tường |
Những đặc tính này khiến tấm vermiculite rất phù hợp cho các hệ thống bảo vệ chống cháy thụ động và các vỏ bọc tòa nhà tiết kiệm năng lượng.
Tại sao tấm vermiculite lại có khả năng chống lửa tốt đến vậy? Điều này bắt nguồn từ cách chúng được chế tạo. Vật liệu này có cấu trúc khoáng dạng lớp kết hợp với một số hóa chất mà lửa không thể tác động dễ dàng. Khi nhiệt độ tăng cao, ví dụ trên 300 độ Celsius, lượng nước bên trong bắt đầu chuyển thành hơi nước. Điều này tạo ra một dạng như lớp bảo vệ chống lại nhiệt. Đồng thời, những lớp khoáng này bắt đầu giãn nở mạnh mẽ, đôi khi tăng kích thước lên tới gấp 30 lần so với ban đầu. Sự giãn nở này tạo thành một lớp cách nhiệt trông như bị cháy sém, về cơ bản làm chậm đáng kể tốc độ lan truyền nhiệt qua vật liệu. Nhờ hai hiện tượng này xảy ra đồng thời, các tấm vermiculite có thể duy trì hiệu suất ổn định ngay cả khi tiếp xúc với nhiệt độ lên tới khoảng 1200 độ Celsius mà không bị sụp đổ hoàn toàn.
Theo các thử nghiệm lò nung theo tiêu chuẩn EN 1363-1, các tấm vermiculite liên tục đạt được:
Kết quả này vượt trội hơn các tấm thạch cao truyền thống từ 200–400% về khả năng chịu nhiệt.
Một công trình cải tạo tòa nhà cao tầng năm 2022 đã sử dụng tấm vermiculite cho các bức tường giếng thang máy, đạt được:
Dự án đã chứng minh hiệu quả của vermiculite trong việc đáp ứng các yêu cầu phân vùng hiện đại.
Mặc dù hiệu quả trong các sự cố cháy tiêu chuẩn, việc tiếp xúc liên tục trên 4 giờ ở nhiệt độ trên 1.000°C có thể dẫn đến hiện tượng tách lớp dần dần. Trong môi trường công nghiệp có ngọn lửa tốc độ cao – ví dụ như các cơ sở lọc hóa dầu – hiệu suất cách nhiệt có thể giảm từ 12–18%, do đó cần đến các giải pháp lai hoặc lớp phủ bảo vệ.
Tấm vermiculite có chỉ số R từ 2,9–3,8 trên mỗi inch, với độ dẫn nhiệt (λ) là 0,048 W/m·K – thấp hơn 40% so với polystyrene nở (EPS). Hiệu suất này bắt nguồn từ các lớp aluminosilicate tự nhiên bẫy không khí và chống lại sự suy giảm do ẩm ướt, khiến chúng rất hiệu quả trong cả hệ thống cách nhiệt mới và cải tạo.
Các kiến trúc sư sử dụng tấm vermiculite trong:
Một nghiên cứu năm 2021 về các công trình cải tạo ở châu Âu cho thấy các mặt tiền vermiculite giúp giảm 19% chi phí sưởi ấm hàng năm so với xây dựng gạch truyền thống.
Khi tích hợp vào các hệ thống cách nhiệt liên tục, tấm vermiculite giúp giảm tải HVAC từ 18–27% trong điều kiện khí hậu hỗn hợp. Với 94% thành phần tái chế và lượng carbon tích lũy là 0,007 CO₂eq/kg – thấp hơn 63% so với xốp cứng – sản phẩm hỗ trợ tuân thủ tiêu chuẩn LEED v4.1. Các nhà xây dựng ghi nhận thời gian hoàn vốn từ tiết kiệm năng lượng trong các công trình thương mại trung tầng chỉ từ 6–8 tháng.
Tấm vermiculite nhẹ hơn tới 70% so với vật liệu cách nhiệt khoáng truyền thống, giúp giảm tải trọng cấu trúc và hạn chế nhu cầu gia cố thép trong các tòa nhà cao tầng. Độ bền nén của chúng (≥1,2 MPa) đảm bảo độ bền lâu dài đồng thời thuận tiện cho việc cải tạo các công trình cũ có khả năng chịu tải hạn chế – đặc biệt hữu ích trong khu vực có nguy cơ động đất.
Các tấm vermiculite không chứa những hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) gây hại mà chúng ta thường nghe nhắc đến gần đây, đồng thời chúng có thể được tái chế hoàn toàn, điều này khiến chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các công trình xây dựng thân thiện với môi trường. Trong quá trình sản xuất, các tấm này thực tế tiêu thụ ít hơn khoảng 35% năng lượng so với mức cần thiết để sản xuất vật liệu tổng hợp. Mức tiết kiệm năng lượng này giúp các công trình xây dựng đủ điều kiện nhận điểm LEED v4.1 liên quan đến việc sử dụng vật liệu hiệu quả và giảm thiểu chất thải. Các thử nghiệm do bên thứ ba thực hiện đã chỉ ra rằng vermiculite tương thích tốt với các hệ thống sinh học, đạt được các chứng nhận như Cradle to Cradle. Các nhà thầu cũng tỏ ra rất ưa chuộng vật liệu này — nhiều khảo sát cho thấy hơn tám trên mười chuyên gia lựa chọn vermiculite khi làm việc trên các thiết kế nhà thụ động, bởi nó phù hợp với tư tưởng của nền kinh tế tuần hoàn, nơi tài nguyên được tái sử dụng thay vì bị vứt bỏ.
Những đổi mới gần đây kết hợp vermiculite với silica và graphite để sản xuất các tấm vật liệu không chỉ mỏng hơn mà còn có hiệu suất vượt trội hơn các vật liệu chống cháy thông thường. Một nghiên cứu gần đây của Hiệp hội Vật liệu Xây dựng Hoa Kỳ cho thấy khoảng 60 phần trăm nhu cầu hiện nay đến từ các công trường xây dựng và nhà máy, chủ yếu do các nhà xây dựng muốn sử dụng vật liệu nhẹ hơn phù hợp tốt hơn với các hệ thống công trình thông minh hiện đại. Nhiều công ty trong ngành đã bắt đầu chuyển sang sử dụng keo dán có nguồn gốc từ thực vật khi họ cố gắng đạt được chứng nhận LEED v4.1. Sự chuyển đổi này góp phần thúc đẩy việc sản xuất các sản phẩm chống cháy vừa hiệu quả vừa thân thiện với môi trường.
Những thay đổi mới trong quy chuẩn xây dựng liên quan đến vật liệu ốp không cháy và đáp ứng tiêu chuẩn NFPA 285 đã thực sự đưa các tấm vermiculite vào tầm ngắm trong các dự án xây dựng thương mại. Phiên bản mới nhất của Bộ Quy Tắc Phòng Cháy Quốc Tế (International Fire Code) năm 2023 hiện yêu cầu sử dụng các tấm này trong các cấu trúc chịu lửa cho các tòa nhà chung cư, và chúng ta cũng đang chứng kiến những chuyển biến tương tự tại châu Âu với các quy định EN 13501-1 được cập nhật. Thêm vào đó, cùng với việc OSHA và EPA siết chặt hơn nữa việc sử dụng các sản phẩm chứa amiăng (asbestos), các nhà xây dựng đang chuyển sang vermiculite như một lựa chọn an toàn hơn và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu pháp lý. Điều này khiến vermiculite trở nên đặc biệt phổ biến trong các dự án cải tạo các tòa nhà cũ nơi mà các mối lo ngại về an toàn là yếu tố rất quan trọng.
Theo Grand View Research từ năm 2023, thị trường toàn cầu cho các tấm vermiculite có thể đạt khoảng 1,2 tỷ USD vào cuối thập kỷ này, tăng trưởng khoảng 7,8 phần trăm mỗi năm. Các động lực tăng trưởng lớn nhất có khả năng đến từ khu vực Châu Á - Thái Bình Dương và một số khu vực ở Trung Đông khi các thành phố tại đây tiếp tục mở rộng nhanh chóng. Các giải pháp mái chống cháy dường như đặc biệt được ưa chuộng tại những nơi này, với dự đoán nhu cầu sẽ tăng gần 30 phần trăm trong thời gian tới. Trong khi đó, tại Mỹ, các nhà sản xuất dự đoán sản lượng của họ sẽ tăng khoảng 18 phần trăm mỗi năm cho đến năm 2027. Sự gia tăng này dường như chủ yếu được thúc đẩy bởi sự phổ biến ngày càng cao của các công trình xây dựng tiền chế và các cấu trúc dạng mô-đun đòi hỏi vật liệu cách nhiệt có tính chất nhiệt tốt. Vermiculite phù hợp với yêu cầu này vì nó cung cấp giá trị R trên 1,25 mét vuông K trên watt đồng thời có khả năng chịu lửa tốt.
Tấm vermiculite chủ yếu được làm từ vermiculite đã nở, một khoáng chất silicat tự nhiên trộn với natri silicat và các phụ gia khác.
Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, nước bên trong tấm vermiculite chuyển thành hơi nước, tạo thành một lớp bảo vệ, đồng thời các lớp khoáng chất giãn nở, hình thành một lớp cách nhiệt cháy giúp ngăn cản truyền nhiệt.
Chúng được sử dụng trong các hệ thống vách ngăn chống cháy, mái nhà, mặt dựng, vỏ bọc công trình hiệu suất cao và các dự án cải tạo yêu cầu cách nhiệt và chống cháy.
Có, tấm vermiculite bền vững vì không phát thải VOC có hại, có thể tái chế hoàn toàn và được sản xuất với mức tiêu hao năng lượng thấp hơn so với các vật liệu tổng hợp.
EN
