Khi nói về khả năng chống cháy trong các vật liệu xây dựng, ý chúng ta thực sự muốn nói là mức độ mà chúng có thể ngăn lửa lan rộng, giữ cho nhiệt không truyền xuyên qua và vẫn duy trì được cấu trúc ngay cả khi tiếp xúc với ngọn lửa. Những tấm chống cháy tốt nhất đạt được điều này bằng cách sử dụng lõi không cháy cùng với các hóa chất đặc biệt, về cơ bản là làm ngạt lửa bằng cách cắt giảm lượng oxy trên bề mặt. Một nghiên cứu gần đây công bố năm 2024 đã xem xét các loại vật liệu khác nhau và phát hiện ra một điều thú vị: những tấm đạt xếp hạng Loại A (những tấm có chỉ số lan lửa dưới 25) đã ngăn được lửa lan rộng liên tục trong gần 90 phút. Hiệu suất như vậy tạo nên sự khác biệt lớn trong các tình huống khẩn cấp, khi con người cần thời gian để thoát ra an toàn.
Ba chỉ số chính xác định hiệu quả của tấm chống cháy:
Thất bại ở bất kỳ lĩnh vực nào trong số này có thể làm ảnh hưởng đến thời gian sơ tán và làm tăng chi phí sửa chữa sau cháy.
Các cấp chịu lửa phản ánh thời gian ngăn cháy dưới điều kiện tiêu chuẩn:
Dữ liệu phòng thí nghiệm cho thấy các tấm chịu lửa 120 phút có thể chịu được nhiệt độ lên tới 1.800°F trong khi vẫn giữ được 85% cường độ nén ban đầu—cao hơn 42% so với các mẫu trước đó.
Các tấm chống cháy hiện nay cần đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất hoạt động, chi phí và độ bền. Các tấm Magie Oxit hay còn gọi là tấm MGO nổi bật nhờ khả năng khó bắt lửa và có thể chịu được tác động mạnh mà không bị vỡ. Ngoài ra, chúng đủ nhẹ để sử dụng hiệu quả trong các tòa nhà cao tầng nơi trọng lượng đóng vai trò quan trọng. Tấm thạch cao thì rẻ hơn và dễ thi công, khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến cho nhiều công trình. Tuy nhiên, những tấm này thường dễ hư hỏng khi tiếp xúc lâu dài với điều kiện ẩm ướt. Tấm xi măng sợi xử lý độ ẩm khá tốt, nhưng lại cách nhiệt kém hiệu quả. Các sản phẩm silicat canxi cũng có những ưu điểm riêng, đặc biệt trong việc duy trì nhiệt độ ổn định ở những phần kết cấu không tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa hoặc nguồn nhiệt cực nóng.
Cách mà các vật liệu xử lý nhiệt độ tạo nên sự khác biệt khi ngăn chặn đám cháy. Canxi silicat nổi bật vì khả năng dẫn nhiệt rất kém, chỉ ở mức 0,056 W/m·K, điều này có nghĩa là kết cấu thép vẫn giữ nguyên vẹn lâu hơn nhiều trong suốt quá trình cháy. MgO cũng không hề thua kém với chỉ số 0,09 W/m·K, nhưng xi măng sợi lại có chỉ số 0,25 W/m·K và tập trung nhiều hơn vào khả năng chịu áp lực thay vì ngăn cản nhiệt. Lý do tại sao canxi silicat thường được lựa chọn cho các ứng dụng như tấm chắn lửa HVAC và các hộp kỹ thuật điện? À, chẳng ai muốn công trình của mình sụp đổ khi khói bốc lên cả, đúng không? Vật liệu này đơn giản là hoạt động tốt hơn hẳn so với các lựa chọn thay thế hiện có trên thị trường khi ở nhiệt độ cực cao.
Điều gì khiến một số tấm chống cháy bền bỉ theo thời gian? Khả năng chịu đựng môi trường đóng vai trò quan trọng ở đây. Các vật liệu như tấm MGO và silicat canxi có khả năng chống lại hiện tượng bong tróc và nấm mốc khá tốt, ngay cả khi được lắp đặt gần các vùng ven biển hoặc những nơi luôn ẩm ướt. Lấy thạch cao làm ví dụ – hầu hết các nhà thầu đều biết rằng nó trở nên yếu đi đáng kể sau khi ở trong điều kiện ẩm trong thời gian dài. Một số bài kiểm tra cho thấy thạch cao có thể mất khoảng 30% khả năng chống cháy sau khi tiếp xúc liên tục với độ ẩm trên 90%. Xem xét các lựa chọn khác, xi măng sợi đã chứng minh được độ bền của mình trong các môi trường công nghiệp nơi thường xuyên có hóa chất. Các khoáng chất trong vật liệu này không dễ bị biến dạng, điều này rất quan trọng đối với các tòa nhà cần phải chịu được sự tiếp xúc thường xuyên với hóa chất khắc nghiệt.
Các tấm chống cháy uy tín phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng và kết cấu công trình. Các mốc tiêu chuẩn chính bao gồm:
| Tiêu chuẩn | Vùng đất | Tập trung chính |
|---|---|---|
| ASTM E119 | Bắc Mỹ | Khả năng chịu lửa của các bộ phận công trình (khả năng chịu lực dưới tác động của lửa) |
| EN 13501 | Châu Âu | Các nhóm phản ứng với lửa (A1-F) và mức độ khói/độc tính |
| BS 476 | Vương quốc Anh | Đặc tính lan truyền lửa và cháy lan trên bề mặt |
Các tiêu chuẩn này, được phát triển qua hàng thập kỷ nghiên cứu về an toàn phòng cháy, đánh giá hiệu suất của vật liệu khi chịu nhiệt độ cực cao. Ví dụ, ASTM E119 yêu cầu các cấu kiện phải chịu được nhiệt độ trên 1.800°F (982°C) mà không bị sập kết cấu trong suốt thời gian quy định.
Hai bài thử nghiệm ASTM thiết yếu để đánh giá các vật liệu quan trọng về phòng cháy:
Trong thử nghiệm năm 2023, các tấm oxit magiê không bắt lửa trong suốt 200 lần thử nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM E136, chứng minh khả năng không cháy vượt trội.
Các dự án thương mại thường yêu cầu chứng nhận kép để tuân thủ quy định toàn cầu:
| Chứng nhận | Tiêu chuẩn thử nghiệm | Tiêu chí |
|---|---|---|
| Lớp A | ASTM E84 | Tốc độ lan lửa ≤25; mật độ khói ≤450 |
| A1 | EN 13501 | Không cháy; không đóng góp gì vào tải trọng cháy |
Các tấm chống cháy đáp ứng cả hai tiêu chuẩn này rất phù hợp cho các cơ sở đa quốc gia như bệnh viện và trung tâm dữ liệu. Thợ lắp đặt phải xác minh nhãn chứng nhận độc lập từ các tổ chức như Underwriters Laboratories (UL) hoặc Intertek để đáp ứng yêu cầu kiểm tra an toàn địa phương.
Các tấm chống cháy làm từ magiê oxit hoặc canxi silicat có thể chịu được nhiệt độ cực cao vượt xa mức 1.000 độ mà không mất khả năng chịu tải. Tường thạch cao thông thường thường sập đổ sau khoảng hai mươi phút khi tiếp xúc với lửa, nhưng những tấm chống cháy tiên tiến này bền hơn nhiều, duy trì nguyên vẹn trong khoảng một đến một giờ rưỡi trong các bài kiểm tra tiêu chuẩn ASTM E119. Điều gì khiến chúng cứng cáp đến vậy? Bí mật nằm ở các phân tử nước bị giữ lại bên trong lõi của tấm. Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, độ ẩm này chuyển thành hơi nước, tạo thành một lớp bảo vệ giúp làm chậm đáng kể tốc độ truyền nhiệt vào kết cấu chính của tòa nhà. Đặc tính này đã khiến các tấm này ngày càng được các kiến trúc sư ưa chuộng khi tìm kiếm các giải pháp bảo vệ chống cháy đáng tin cậy.
Các tấm chống cháy hàng đầu giảm mật độ khói 40% so với kết cấu thép không được bảo vệ, theo dữ liệu NFPA 2023. Sự giảm này xảy ra thông qua hai cơ chế:
Phân tích an toàn cháy cho nhà cao tầng năm 2023 cho thấy các tấm đạt tiêu chuẩn EN 13501 Loại A1 đã giới hạn độ đục của khói dưới 20%, cải thiện đáng kể tầm nhìn trong quá trình sơ tán.
Trong vụ cháy năm 2023 tại một tòa văn phòng 34 tầng ở Dubai, các tấm chống cháy có khả năng chịu lửa 90 phút được lắp đặt trong các giếng thang máy và khu vực kỹ thuật:
Kết quả thực tế này hỗ trợ nghiên cứu về bảo vệ kết cấu chống cháy, cho thấy việc lắp đặt tấm chống cháy đúng cách có thể kéo dài thời gian sơ tán an toàn lên đến 300%.
Khả năng chịu lửa trong vật liệu xây dựng rất quan trọng vì nó giúp ngăn ngừa lửa lan rộng, duy trì độ bền kết cấu và tạo thêm thời gian để sơ tán an toàn trong các tình huống khẩn cấp.
Các tiêu chí hiệu suất chính bao gồm độ bền kết cấu, cách nhiệt và phát sinh khói. Những tiêu chí này giúp xác định mức độ hiệu quả của vật liệu chịu lửa khi chịu tác động của lửa.
Xếp hạng Class A theo ASTM E84 yêu cầu chỉ số lan truyền ngọn lửa ≤25 và mật độ khói ≤450. Xếp hạng A1 theo EN 13501 chỉ các vật liệu không cháy và không góp phần vào tải trọng cháy.
Các vật liệu phổ biến bao gồm Magie Oxit (MGO), Thạch cao, Xi măng sợi và Canxi Silicat, mỗi loại có đặc tính chịu lửa và ứng dụng riêng biệt.
Chứng nhận đảm bảo rằng các tấm chống cháy đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn toàn cầu, cung cấp khả năng bảo vệ cháy đáng tin cậy và tuân thủ các quy định xây dựng, điều này rất cần thiết cho cơ sở hạ tầng quan trọng như bệnh viện và trung tâm dữ liệu.
EN
