Lửa – sự cháy có sức mạnh hủy diệt ghê gớm đối với đời sống con người. Những gì mà nó chạm vào khó có thể được sửa chữa, tái tạo hay trở lại hình dáng ban đầu. Theo cách hiểu thông thường, ngọn lửa phá hủy bất cứ thứ gì mà nó bắt gặp và không để lại gì ngoài tro bụi. Về mặt khoa học, cháy là quá trình phân hủy oxy hóa – nhiệt của vật liệu, nghĩa là quá trình chuyển hóa cácbon và các chất cháy khác thành CO2 và nước. Sự cháy gây tử vong cho gần như tất cả sự sống trên hành tinh là điều mà con người đã biết để có thể cố gắng tránh khỏi nó. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa rằng một xã hội hiện đại chỉ còn sự sợ hãi đối với sự cháy, thay vào đó, con người đã dần trở nên quen thuộc với việc kiểm soát sự cháy. Trong xã hội hiện đại ngày nay, sự cháy (bao gồm cả kết cấu thép) về nhiều phương diện đã làm cho cuộc sống của con người trở nên dễ dàng hơn. Nó là một nguồn năng lượng của vũ trụ để chuyển hóa vật chất thành năng lượng nhiệt được con người sử dụng một cách trực tiếp hay gián tiếp. Chúng ta có thể tạo ra những ngọn lửa và kiểm soát quá trình sử dụng chúng. Bảo vệ các loại vật liệu kim loại làm từ kim loại khỏi các đám cháy trở thành một vấn đề quan trọng trong công nghiệp xây dựng [10]. Thực vậy, việc ngăn cho kết cấu thép của các tòa nhà cao tầng khỏi bị phá hủy trong các vụ hỏa hoạn để giúp cho quá trình sơ tán con người và tài sản khỏi công trình là một trong những yêu cầu căn bản của các quy định xây dựng ở nhiều quốc gia. Một báo cáo chính thức trong thảm kịch ngày 11 tháng 9 ở Mỹ cho rằng khoảng thời gian các tòa nhà vẫn đứng vững sau khi bị hai máy bay chở khách đâm trúng làm ngạc nhiên hầu hết các nhà quan sát, bao gồm cả các kỹ sư có kiến thức. Điều đó khẳng định sức chịu đựng này là minh chứng cho việc công trình được xây dựng tốt và chắc chắn đã cứu mạng sống của nhiều người trong tòa nhà. Do đó việc thiết lập các biện pháp phòng cháy và chữa cháy trong các tòa nhà cao tầng là điều hết sức cần thiết. Ngày nay, lớp phủ phồng nở trong sơn chống cháy cho kết cấu thép được sử dụng rộng rãi. Giống như chất chống cháy thụ động, sự phồng nở được gắn cố định với vật liệu như sơn chống cháy cho thép như một lớp phủ trong một thời gian dài và chỉ hoạt động khi ngọn lửa hoặc nguồn nhiệt tồn tại. Lớp phủ phồng nở trong sơn chống cháy cho thép sẽ ngăn cản việc truyền nhiệt đến cấu trúc bên trong bởi sự hình thành của một lớp bảo vệ. Vật liệu tạo thành này là rào cản cách ly và bảo vệ chất nền tăng quá nhanh nhiệt độ. Quá trình bảo vệ có được nhờ sơn chống cháy cho kết cấu thép như vậy rất hữu ích để kéo dài thời gian phá hủy kết cấu thép dưới ngọn lửa hoặc nâng cao khả năng chống cháy của tường hoặc trần nhà của các vật liệu khác nhau, tránh sự khuếch tán của lửa, khói và nhiệt độ lên mặt còn lại.
Chậm cháy (Flame Retardancy) là một hoạt động nào đó tác động lên vật liệu để khi tiếp xúc với ngọn lửa vật liệu sẽ làm chậm sự bùng phát và lây lan của ngọn lửa đó hoặc nó sẽ làm chậm sự bùng phát và lây lan của bất kỳ ngọn lửa nào có thể đến từ vật liệu khi nó bắt cháy. Chậm cháy không có nghĩa là vật liệu không cháy, nhưng nó sẽ khó khăn hơn để cháy. Trong một vài trường hợp, vật liệu chậm cháy có thể tự dập tắt sau khi bị bắt lửa nếu ngọn lửa bên ngoài được loại bỏ nhưng một số trường hợp tiếp cận chống cháy khác đề nghị rằng vật liệu vẫn sẽ tiếp tục cháy nhưng quá trình này sẽ chậm lại. Những yêu cầu cho một loại vật liệu chống cháy (tự chữa cháy hoặc tốc độ cháy chậm) được quyết định bởi các thử nghiệm cụ thể dựa trên các tình huống nguy có nguy cơ hỏa hoạn.
Từ "phồng nở - intumescence" xuất phát từ tiếng Latin "intumescere" có nghĩa là "trương lên". Nó mô tả khá rõ ràng tính chất của một vật liệu phồng nở. Khi vượt quá một nhiệt độ tới hạn, vật liệu bắt đầu trương lên và giãn nở. Kết quả của quá trình này là một lớp bọt được than hóa trên bề mặt để bảo vệ vật liệu bên dưới chúng khỏi nguồn nhiệt hoặc ngọn lửa.
Ở Việt Nam, theo thống kê của Bộ Công An, trong 10 năm trở lại đây, cả nước đã xảy ra 16.767 vụ cháy ở các nhà máy, xí nghiệp, kho tàng, cơ quan, trường học, bệnh viện, nhà dân, làm chết 688 người, bị thương 1.848 người, về tài sản thiệt hại ước tính trị giá 4.187 tỉ đồng. Trung bình mỗi năm xảy ra 1.677 vụ cháy, nổ, làm chết và bị thương 254 người (chết khoảng 60 người mỗi năm), thiệt hại về tài sản trị giá 419 tỉ đồng, trung bình mỗi ngày xảy ra 6 vụ cháy, làm chết hoặc bị thương 8 người. Theo số liệu từ Ban chỉ đạo tuần lễ Quốc gia an toàn vệ sinh lao động - phòng chống cháy nổ, trong năm 2012, xảy ra 1.751 vụ cháy làm 73 người chết, 136 người bị thương, thiệt hại về tài sản trị giá 1.114 tỉ đồng.
Thép trong kết cấu thép các tòa nhà có nhược điểm là khi tiếp xúc với nguồn nhiệt thường bị suy giảm các tính chất cơ học của nó như độ bền, tính mềm dẻo, cấu trúc tinh thể. Các kết cấu bằng thép khi không có lớp phủ bảo vệ thì không thể chịu được nhiệt độ cao. Tại Việt Nam, tuy kết cấu thép đã được sử dụng khá phổ biến từ nhiều năm, nhưng chủ đầu tư công trình lại xem nhẹ việc phòng ngừa rủi ro cháy nổ cho nó. Điển hình là vụ cháy nhà máy của công ty Hà Phong tại Bắc Giang, kết cấu thép không được bảo vệ đã sụp đổ rất nhanh, phá hủy nhiều tài sản. Ước tính tổng thiệt hại lên tới hàng trăm tỷ đồng.
Để phòng ngừa nguy cơ cháy nổ cho kết cấu thép, có 3 giải pháp chính:
- Tạo lớp phủ chống cháy: Kết cấu thép được phủ một lớp phủ phồng nở (intumescent), nó sẽ phồng lên khi gặp nhiệt độ cao tạo một lớp cách ly ngăn cách nhiệt độ cao bên ngoài và cấu trúc thép bên trong. Ưu điểm của giải pháp này là kết cấu giữ được hình dáng gốc, khả năng bảo vệ các chi tiết tốt, tuy nhiên giá thành cao.
- Phun bọt chống cháy (Fire Stop Spray): Giá thấp hơn lớp phủ chống cháy và khả năng bảo vệ tốt, tuy nhiên bề mặt kết cấu không đồng đều gây mất thẩm mỹ. Việc thi công cũng gặp nhiều khó khăn do phải phun tại công trường, không kết hợp với các công việc khác được do yêu cầu an toàn chất độc hại. Thông thường công nhân thi công phải mặc quần áo bảo hộ và đeo mặt nạ phòng độc.
- Bọc bằng thạch cao chuyên dụng chống cháy: Tấm thạch cao chống cháy bọc xung quanh kết cấu thép cần bảo vệ bằng một hệ clip và khung thép chuyên dụng, tuy nhiên chi phí thi công lớn và chiếm nhiều diện tích xung quanh cột, kèo thép nên cũng không phổ biến.
Hiện nay, lớp phủ phồng nở trong sơn chống cháy cho kết cấu thép được sử dụng rộng rãi. Lớp phủ phồng nở được gắn cố định với vật liệu như một lớp phủ trong một thời gian dài và chỉ hoạt động khi xuất hiện ngọn lửa hoặc nguồn nhiệt. Thành phần của lớp phủ phồng nở bao gồm:
- Tác nhân tạo axit: là loại hợp chất có chứa photpho tỷ lệ cao và bị phân hủy dưới tác dụng của nhiệt để tạo ra axit polyphotphoric.
- Tác nhân cacbon hóa: là một hợp chất hóa học khi phản ứng với axit polyphotphoric sinh ra ở trên sẽ tạo thành một lượng lớn cacbon. Loại than dạng bọt này sẽ tạo ra một lớp cách ly không bắt cháy.
- Tác nhân tạo khí : khi phân hủy sẽ tạo ra một lượng lớn khí.
- Chất tạo màng: là chất kết dính, liên kết các phụ gia, tác nhân chống cháy tạo lớp phủ. Dưới tác dụng của nhiệt và lửa, chất tạo màng sẽ chảy ra và cho phép phản ứng phồng nở xảy ra ở trong pha lỏng.
- Chất phụ gia: được thêm vào trong lớp phủ để nâng cao hiệu quả và tính ổn định của lớp bọt than cách ly.
Ngoài các thành phần trên, lớp phủ còn được cho thêm bột màu và bột độn để tạo màu sắc, độ che phủ, nâng cao tính chất sản phẩm và giảm giá thành. Ba thành phần cơ bản tạo nên lớp than phồng nở ngăn cách với nguồn nhiệt là tác nhân tạo axit, tác nhân cacbon hóa (hóa than) và tác nhân tạo khí. Khi có nhiệt, ba thành phần cơ bản này sẽ phản ứng với nhau, hình thành những chuỗi cácbon xốp, có thể bảo vệ chất nền phía dưới.
Hiểu rõ các thành phần, tính năng và cơ chế hoạt động của sơn chống cháy thép, DESAM đã nghiên cứu và sản xuất thành công sơn chống cháy cho kết cấu thép với tính năng tốt nhất hiện nay, bảo vệ kết cấu thép lên đến 3 giờ. Kết quả đốt tại phòng thí nghiệm cho thấy sơn chống cháy cho kết cấu thép DESAM ưu việt hơn các loại sơn chống cháy của nước ngoài, có độ phồng nở tốt hơn và chịu dược lửa trong thời gian dài hơn. Chúng tôi rất vui vì sản phẩm được sản xuất tại Việt Nam sẽ đáp ứng tốt nhu cầu chống cháy cho kết cấu thép, bảo vệ hiệu quả cho các công trình xây dựng của đất nước về mặt tài sản cũng như an toàn tính mạng của con người.
Gọi Hotline của Desam để biết thêm thông tin.
