Lớp phủ chống cháy gốc xi măng và chống cháy bảo vệ thép như thế nào và bạn nên chọn loại nào

Lớp phủ chống cháy là gì và tại sao chúng lại quan trọng?

Lớp phủ chống cháy là những vật liệu chuyên dụng được áp dụng cho các bộ phận kết cấu, tường và bề mặt để trì hoãn hoặc ngăn chặn sự lan truyền của lửa và nhiệt. Trong xây dựng các cơ sở công nghiệp và xây dựng, chúng đại diện cho một trong những hình thức đáng tin cậy nhất của Phòng cháy chữa cháy thụ động (PFP) , một loại hệ thống an toàn phòng cháy chữa cháy hoạt động tự động mà không cần sự can thiệp của con người hoặc kích hoạt cơ học. Không giống như các hệ thống chủ động như vòi phun nước hoặc báo động, hệ thống bảo vệ thụ động được tích hợp vào kết cấu của chính cấu trúc, giúp tạo ra thời gian quan trọng cho việc sơ tán người cư ngụ và ứng phó khẩn cấp.

Hai loại chiếm ưu thế trong lĩnh vực này là Lớp phủ chống cháy dày không phồng rộp và Lớp phủ chống cháy mỏng . Mỗi loại có một cơ chế riêng biệt, khoa học vật liệu và môi trường ứng dụng lý tưởng. Lựa chọn giữa chúng không chỉ đơn thuần là một quyết định kỹ thuật; nó mang ý nghĩa về chi phí, tính thẩm mỹ, tải trọng kết cấu và bảo trì lâu dài. Hướng dẫn này khám phá sâu cả hai loại, so sánh chúng trực tiếp, đánh giá các sản phẩm thương mại hàng đầu hiện có và cung cấp hướng dẫn thực tế để ứng dụng và kiểm tra.

Tìm hiểu về phòng cháy chữa cháy thụ động: Nền tảng của an toàn tòa nhà

Phòng cháy chữa cháy thụ động được xác định bằng sự tích hợp của nó vào cấu trúc của tòa nhà thay vì hoạt động như một hệ thống phản ứng nhanh. Mục tiêu chính của nó là ngăn chặn sự lan truyền của lửa, duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc và bảo vệ các lối thoát hiểm trong trường hợp hỏa hoạn. Các khung pháp lý như Bộ luật Xây dựng Quốc tế (IBC), NFPA 101 (Bộ luật An toàn Cuộc sống) và EN 13381 ở Châu Âu quy định các xếp hạng chống cháy cụ thể đối với kết cấu thép và các bộ phận chịu tải khác.

Xếp hạng khả năng chống cháy được biểu thị bằng giờ và biểu thị khoảng thời gian mà tổ hợp được bảo vệ có thể chịu được thử nghiệm cháy tiêu chuẩn, chẳng hạn như ASTM E119 (Hoa Kỳ) hoặc BS 476 (Anh) mà không làm mất tính toàn vẹn cấu trúc, cho phép ngọn lửa đi qua hoặc truyền nhiệt quá mức sang phía không tiếp xúc. Xếp hạng phổ biến bao gồm các phân loại 1 giờ, 1,5 giờ, 2 giờ, 3 giờ và 4 giờ, với yêu cầu tùy thuộc vào loại sức chứa, chiều cao tòa nhà và danh mục sử dụng.

Đánh giá khả năng chống cháy trong nháy mắt

Định mức 1 giờ thường được yêu cầu đối với khung thương mại nhẹ trong các tòa nhà thấp tầng, trong khi định mức 4 giờ thường được yêu cầu đối với các cột kết cấu quan trọng trong các tòa tháp cao tầng hoặc nhà máy lọc dầu công nghiệp. Đánh giá này không đảm bảo rằng đám cháy sẽ được dập tắt trong thời gian đó; đúng hơn, nó đảm bảo phần tử được bảo vệ sẽ không góp phần làm sập cấu trúc trong cửa sổ đó. Sự khác biệt này là trọng tâm trong cách thức xây dựng và thử nghiệm Lớp phủ chống cháy.

Một nghiên cứu được trích dẫn rộng rãi bởi Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) sau sự sụp đổ của Trung tâm Thương mại Thế giới năm 2001 đã nhấn mạnh rằng nhiệt độ tăng cao có thể làm giảm độ bền của thép xuống 50% giá trị xung quanh ở khoảng 550 độ C. Phát hiện này nhấn mạnh tầm quan trọng đặc biệt của đặc tính cản nhiệt trong công trình chống cháy kết cấu và thúc đẩy sự đổi mới trên cả dòng sản phẩm xi măng và sản phẩm chống cháy.

Tìm hiểu sâu: Lớp phủ chống cháy dày không phồng rộp và chống cháy xi măng

Lớp phủ chống cháy dày không phồng rộp không thay đổi hình dạng vật lý khi tiếp xúc với nhiệt. Thay vào đó, chúng hoạt động như những rào cản nhiệt bền vững nhờ khối lượng vốn có và độ dẫn nhiệt thấp. Các thành viên nổi bật nhất của thể loại này là Xi măng chống cháy vật liệu, còn được gọi là vật liệu chống cháy phun (SFRM). Lịch sử của họ trong việc bảo vệ kết cấu bắt nguồn từ thời kỳ bùng nổ xây dựng sau Thế chiến thứ hai, khi thuốc xịt gốc amiăng là tiêu chuẩn công nghiệp trước khi được thay thế bằng các giải pháp thay thế an toàn hơn vào những năm 1970 và 1980.

Thành phần hóa học và cơ chế rào cản nhiệt

Vật liệu chống cháy xi măng hiện đại chủ yếu bao gồm xi măng Portlvà hoặc thạch cao làm chất kết dính, kết hợp với các vật liệu cốt liệu nhẹ như đá trân châu, vermiculite hoặc sợi len khoáng sản. Một số công thức kết hợp sợi xenlulo để cải thiện độ bám dính và một số công thức khác sử dụng canxi silicat làm chất kết dính chính cho các ứng dụng ở nhiệt độ cao hơn. Tỷ lệ chính xác là độc quyền của mỗi nhà sản xuất, nhưng phạm vi chung là:

• Chất kết dính (xi măng hoặc thạch cao): 30 đến 50% trọng lượng
• Cốt liệu nhẹ: 20 đến 40% tính theo trọng lượng
• Sợi gia cố: 5 đến 15% trọng lượng
• Phụ gia (chất tăng tốc, chất làm chậm, chất chống thấm nước): lên tới 5%

Cơ chế bảo vệ nhiệt hoạt động thông qua hai con đường. Thứ nhất, mật độ khối thấp của vật liệu (thường từ 240 đến 400 kg/m3) khiến vật liệu có tính dẫn nhiệt kém, nghĩa là nhiệt truyền chậm qua lớp phủ tới nền thép. Thứ hai, khi nhiệt độ tăng lên, nước liên kết hóa học trong nền xi măng hoặc thạch cao được giải phóng dưới dạng hơi nước, hấp thụ một lượng nhiệt năng đáng kể trong quá trình khử nước thu nhiệt. Hiệu ứng kết hợp này cho phép lớp phủ xi măng được áp dụng đúng cách để duy trì nhiệt độ thép dưới 538 độ C, đây là ngưỡng tới hạn được sử dụng trong hầu hết các tiêu chuẩn thử lửa ở Bắc Mỹ trong thời gian định mức.

Ưu điểm: Hiệu quả chi phí và độ bền công nghiệp

Chất chống cháy bằng xi măng mang lại lợi thế đáng kể về chi phí so với các giải pháp thay thế chống cháy. Chi phí vật liệu cho các sản phẩm xi măng phun phun thường dao động từ 3 đến 8 USD mỗi foot vuông đối với xếp hạng từ 1 giờ đến 2 giờ, so với 15 đến 40 USD mỗi foot vuông trở lên đối với các hệ thống phồng rộp gốc epoxy có khả năng bảo vệ tương đương. Khoảng cách này mở rộng đáng kể ở mức chịu lửa cao hơn: hệ thống xi măng kéo dài 4 giờ có thể chỉ cần độ dày màng khô từ 50 đến 75 mm, trong khi hệ thống epoxy phồng tương đương có thể yêu cầu 15 đến 25 mm, đẩy chi phí vật liệu và nhân công cao hơn đáng kể.

Trong các cơ sở công nghiệp như nhà máy lọc dầu, nhà máy xử lý hóa chất và nhà máy điện, các sản phẩm xi măng mang lại độ bền cơ học khó có sản phẩm nào sánh bằng. Chúng có khả năng chống lại hư hỏng do va chạm từ các dụng cụ và thiết bị, có thể chịu được các vụ cháy bể chứa hydrocarbon (với công thức được xếp hạng cụ thể) và thường không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm cao, tiếp xúc với hóa chất và bức xạ UV phổ biến trong môi trường công nghiệp ngoài trời. Sản phẩm hàng đầu như Isotek Loại 300 và Công nghệ ứng dụng GCP Monokote MK-6 đã được ghi nhận tuổi thọ sử dụng vượt quá 30 năm trong môi trường công nghiệp nặng khi được áp dụng và bảo trì đúng cách.

Hạn chế: Tính thẩm mỹ và tải trọng kết cấu

Hạn chế chính của Lớp phủ chống cháy dày không phồng là hình thức bên ngoài của chúng. Kết cấu phun không đồng đều, thô ráp và không thể sơn phủ bằng các lớp phủ kiến ​​trúc tiêu chuẩn mà không ảnh hưởng đến độ bám dính hoặc gây ra nguy cơ tích tụ độ ẩm. Điều này làm cho các sản phẩm xi măng hoàn toàn không phù hợp với thép kết cấu lộ thiên về mặt kiến ​​trúc (AESS), đặc điểm hành lang, lớp bọc cột nhìn thấy được hoặc bất kỳ ứng dụng nào mà thành phần kết cấu là một phần của ngôn ngữ hình ảnh được thiết kế của một không gian.

Cân nặng là mối quan tâm thứ yếu nhưng có ý nghĩa. Ở độ dày áp dụng từ 25 đến 75 mm và mật độ từ 240 đến 400 kg trên mét khối, lớp phủ xi măng trên dầm thép lớn có thể tăng thêm hàng trăm kg tĩnh tải cho kết cấu. Các kỹ sư kết cấu phải tính đến trọng lượng tăng thêm này trong tính toán của họ, trong một số trường hợp có thể yêu cầu tăng kích thước cột, móng hoặc phần cứng kết nối. Điều này hiếm khi gây cản trở dự án nhưng nó phải được giải quyết trong giai đoạn thiết kế thay vì được phát hiện trong quá trình xây dựng.

Nghiên cứu sâu: Lớp phủ chống cháy mỏng và khoa học giãn nở

Lớp phủ chống cháy mỏng đại diện cho một cách tiếp cận kỹ thuật cơ bản khác nhau để phòng cháy chữa cháy. Thay vì hoạt động như một lớp cách điện tĩnh, Sơn phồng trải qua sự biến đổi vật lý và hóa học mạnh mẽ khi tiếp xúc với lửa. Ở nhiệt độ thường từ 150 đến 300 độ C, lớp phủ nở ra gấp 20 đến 50 lần độ dày ban đầu, tạo thành lớp than cacbon có tác dụng cách nhiệt cho chất nền. Quá trình này là nơi mà danh mục này có tên: từ tiếng Latin "intumescere", có nghĩa là phồng lên.

Hệ thống phản ứng ba thành phần

Tính chất hóa học của quá trình giãn nở phồng phụ thuộc vào một hệ thống cân bằng chính xác gồm ba thành phần chức năng hoạt động theo trình tự phối hợp:

1. Nguồn axit : Phổ biến nhất là ammonium polyphosphate (APP), chất này phân hủy ở nhiệt độ khoảng 200 độ C để giải phóng axit photphoric.
2. Nguồn carbon (char trước đây) : Điển hình là pentaerythritol hoặc dipentaerythritol, phản ứng với axit được giải phóng để tạo ra cặn cacbon.
3. Chất thổi (sumific) : Thông thường là melamine, chất này phân hủy để giải phóng khí nitơ và amoniac làm phồng than thành cấu trúc bọt dày, mật độ thấp.

Hệ thống chất kết dính, acrylic gốc nước, alkyd gốc dung môi hoặc epoxy hiệu suất cao, giữ các thành phần này ở trạng thái lơ lửng trong trạng thái không hoạt động và xác định độ bền, khả năng kháng hóa chất và khả năng ứng dụng của lớp phủ trong các môi trường khác nhau. Hệ thống phồng phồng dựa trên Epoxy , chẳng hạn như Carboline Thermo-Lag 3000 và Jotun Steelmaster 1200WF, là lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng bên ngoài và có độ ẩm cao do đặc tính bám dính và chống ẩm vượt trội của chất kết dính epoxy.

Lợi ích thẩm mỹ cho kết cấu thép lộ thiên về mặt kiến trúc

Ưu điểm hấp dẫn nhất của hệ thống phồng rộp mỏng là khả năng cung cấp khả năng chống cháy đã được chứng nhận trong khi vẫn duy trì được tác động trực quan của kết cấu thép. Trong kiến ​​trúc hiện đại, các cột, giàn và dầm thép lộ thiên ngày càng được sử dụng làm yếu tố thiết kế thay vì ẩn sau lớp ốp. Bảo tàng, sân bay, nhà thi đấu thể thao và trụ sở công ty thường xuyên chỉ định thép kết cấu lộ thiên về mặt kiến ​​trúc (AESS) làm đặc điểm thiết kế chính. Trong những môi trường này, màng sơn phồng có kích thước từ 3 đến 5 mm về cơ bản là vô hình, cho phép thép được coi là kim loại sạch, được đánh bóng từ bất kỳ khoảng cách quan sát nào.

Các dự án kiến ​​trúc đáng chú ý sử dụng hệ thống chống phồng mỏng bao gồm cấu trúc Nhà ga số 5 Heathrow ở London, nơi kết cấu thép lộ ra ngoài được bảo vệ bằng các sản phẩm chống phồng của AkzoNobel International và nhiều công trình sân vận động cao cấp ở Bắc Mỹ và Châu Âu, nơi tính thẩm mỹ của cột rất quan trọng đối với trải nghiệm của người hâm mộ. Trong những trường hợp này, việc chuyển sang sử dụng biện pháp bảo vệ bằng xi măng sẽ yêu cầu bọc thép trong tấm ốp kiến ​​trúc với chi phí bổ sung hoặc chấp nhận kết quả nhìn kém hơn. Tùy chọn phồng rộp đã loại bỏ cả hai thỏa hiệp.

Ưu điểm: Tiết kiệm không gian và tác động kết cấu thấp

Ngoài tính thẩm mỹ, lớp phủ mỏng phồng rộp còn mang lại những lợi ích thiết thực có ý nghĩa trong các ứng dụng bị giới hạn về không gian. Hệ thống xi măng định mức 2 giờ có thể yêu cầu độ dày lớp phủ từ 38 đến 50 mm, trong khi hệ thống phồng rộp tương đương mang lại cùng mức đánh giá ở độ dày màng sơn khô (DFT) từ 3 đến 8 mm. Sự khác biệt này có ý nghĩa quan trọng trong việc xây dựng các khu dịch vụ nơi các thành phần thép đi qua các khu vực tắc nghẽn với khoảng trống hạn chế cho hệ thống cơ, điện và hệ thống ống nước. Giảm độ dày lớp phủ từ 35 đến 45 mm trên cột trong hành lang dịch vụ có thể loại bỏ những xung đột phối hợp tốn kém và giảm thời gian lắp đặt.

Lợi thế về trọng lượng cũng rõ ràng như nhau. Một màng phồng 5 mm ở mật độ thông thường từ 1.200 đến 1.500 kg/m3 sẽ tăng thêm khoảng 6 đến 7,5 kg/m2 cho bề mặt thép. Ngược lại, lớp phủ xi măng 50 mm ở mức 300 kg/m3 sẽ tăng thêm 15 kg/m2. Mặc dù sự khác biệt này có vẻ khiêm tốn trên một dầm đơn, nhưng nó tích tụ đáng kể trên hàng nghìn mét vuông kết cấu thép trong một tòa nhà lớn, có khả năng giảm tổng tải trọng phòng cháy chữa cháy tới vài tấn.

Hạn chế: Chi phí và độ nhạy ứng dụng

Rào cản chính cho việc áp dụng rộng rãi hơn các hệ thống phồng là chi phí. Như đã lưu ý trước đó, các sản phẩm chống phồng gốc epoxy có thể đắt gấp bốn đến mười lần so với các sản phẩm thay thế xi măng tính trên mỗi mét vuông. Đối với các dự án công nghiệp lớn mà tính thẩm mỹ không phải là vấn đề đáng lo ngại thì mức phí bảo hiểm này rất khó để biện minh. Một cơ sở công nghiệp rộng 500.000 foot vuông yêu cầu bảo vệ trong 2 giờ có thể thấy chi phí vật liệu và nhân công tăng từ 3 đến 7 triệu USD khi chuyển từ hệ thống xi măng sang hệ thống phồng rộp mà không mang lại lợi ích thiết kế tương ứng.

Các điều kiện ứng dụng thể hiện hạn chế quan trọng thứ hai. Lớp phủ phồng rộp, đặc biệt là hệ thống acrylic gốc nước, rất nhạy cảm với nhiệt độ môi trường xung quanh (thường yêu cầu từ 10 đến 35 độ C), độ ẩm tương đối (dưới 85%) và điều kiện điểm sương trong quá trình thi công và bảo dưỡng. Áp dụng bên ngoài các thông số này có nguy cơ bám dính kém, phồng rộp hoặc đóng rắn không hoàn toàn, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất cháy. Hệ thống Epoxy ít nhạy cảm hơn nhưng vẫn yêu cầu các điều kiện được kiểm soát và đòi hỏi khắt khe hơn khi áp dụng, thường yêu cầu các nhà thầu chuyên nghiệp có thiết bị chuyên dụng và đào tạo của nhà sản xuất. Việc đảm bảo chất lượng đòi hỏi nhiều tài nguyên hơn so với hệ thống xi măng.

Phân tích so sánh: Lớp phủ chống cháy xi măng và lớp phủ chống cháy

Việc lựa chọn hệ thống sơn chống cháy phù hợp đòi hỏi phải cân bằng đồng thời nhiều biến số. Bảng dưới đây cung cấp sự so sánh có cấu trúc trên các khía cạnh liên quan đến quyết định nhất dành cho người xác định dự án và kỹ sư.

Chi phí so với hiệu suất: Thực hiện quyết định đúng đắn

Chi phí tăng thêm của hệ thống phồng rộp chỉ được coi là hợp lý khi khoản đầu tư đó mang lại lợi tức rõ ràng, cho dù thông qua chi phí bao vây tránh được, nâng cao tính thẩm mỹ hỗ trợ việc thuê nhà cao cấp hay tăng hiệu quả không gian. Đối với một tòa tháp văn phòng đơn giản có thép được giấu trong khu vực phun chống cháy, chênh lệch chi phí giữa xi măng và chống cháy trên 100.000 feet vuông bề mặt thép có thể dễ dàng đạt tới 1,5 đến 3 triệu USD, một con số cần có sự chứng minh rõ ràng từ nhóm dự án.

Ngược lại, đối với sảnh khách sạn với các giàn thép lộ thiên đặc trưng hoặc nhà ga sân bay với các cột thép kiến ​​trúc trải dài 30 mét, các lập luận về mặt thẩm mỹ và không gian cho hệ thống phồng phồng là rất thuyết phục. Tổng giá trị dự án của những đặc điểm thép lộ ra ngoài đó, được đo bằng tác động kiến ​​trúc, sự hấp dẫn của người thuê và sự công nhận giải thưởng thiết kế, có thể vượt xa chi phí sơn phủ cao cấp. Khung quyết định phải luôn bắt đầu bằng câu trả lời rõ ràng về việc liệu thép có được nhìn thấy hay không và nếu có thì đối tượng nào và trong điều kiện ánh sáng nào.

Sự phù hợp với môi trường: Ứng dụng nội thất và ngoại thất

Tiếp xúc với môi trường là yếu tố quyết định trong việc lựa chọn sản phẩm. Môi trường khô ráo bên trong phù hợp với nhiều loại sản phẩm, bao gồm cả keo phồng acrylic gốc nước, là lựa chọn màng mỏng tiết kiệm nhất. Các ứng dụng bên ngoài, đặc biệt là các ứng dụng ở môi trường ven biển, ẩm ướt hoặc có tính ăn mòn hóa học, đòi hỏi phải có công thức chống phồng epoxy hoặc hệ thống xi măng với lớp sơn phủ chống nước thích hợp.

Các sản phẩm như Jotun Steelmaster 1200WF và Sherwin-Williams FIRETEX FX6002 được thiết kế đặc biệt để sử dụng bên ngoài trên các công trình tiếp xúc với nước, giàn khoan ngoài khơi và các cơ sở chế biến công nghiệp. Các công thức chống cháy epoxy này duy trì các đặc tính chống cháy của chúng sau khi tiếp xúc lâu với phun muối, chu trình ẩm và bức xạ tia cực tím, như được xác minh bởi EN 13381-8 và các chế độ thử nghiệm tương đương. Một hệ thống chống cháy acrylic tiêu chuẩn được đặt trong ứng dụng bên ngoài mà không có lớp phủ bảo vệ thích hợp sẽ có khả năng hấp thụ độ ẩm và xuống cấp màng trong vòng 3 đến 5 năm, ảnh hưởng đến hiệu suất chống cháy đã được chứng nhận của nó.

Top 10 sản phẩm sơn chống cháy được khuyên dùng: Đánh giá kỹ thuật

Thị trường toàn cầu về sơn chống cháy kết cấu có một nhóm tập trung các nhà sản xuất thống trị thông qua hiệu suất sản phẩm, chứng nhận của bên thứ ba và cơ sở hạ tầng hỗ trợ kỹ thuật. Phần đánh giá sau đây bao gồm mười sản phẩm được chỉ định rộng rãi nhất tính đến thời điểm hiện tại, với dữ liệu kỹ thuật được lấy từ bảng dữ liệu sản phẩm đã công bố và báo cáo thử lửa độc lập.

1. Carboline Thermo-Lag 3000 (Epoxy phồng rộp)

Carboline's Thermo-Lag 3000 là hệ thống phồng rộp epoxy hai thành phần, không dung môi, được thiết kế cho các môi trường đòi hỏi khắt khe nhất, bao gồm giàn khoan dầu khí ngoài khơi và các cơ sở hóa dầu. Nó cung cấp xếp hạng khả năng chống cháy lên đến 4 giờ đối với các vụ cháy bể chứa hydrocarbon (đường cong xenlulo H120 trên mỗi UL 1709), đây là một tình huống cháy mạnh hơn đáng kể so với đường cong xenlulo tiêu chuẩn. DFT áp dụng dao động từ 6 đến 28 mm tùy thuộc vào kích thước tiết diện thép và định mức yêu cầu. Hóa chất epoxy của sản phẩm mang lại khả năng kháng hóa chất tuyệt vời và có thể được áp dụng trong điều kiện độ ẩm khó khăn mà hệ thống acrylic không thể sử dụng được.

2. AkzoNobel International Interchar 1120

Interchar 1120 là loại sơn chống cháy gốc nước được thiết kế cho thép kết cấu nội thất và bán lộ thiên trong các tòa nhà thương mại và công cộng. Hóa chất gốc nước của nó cho phép ứng dụng với thiết bị phun không khí thông thường mà không cần yêu cầu quản lý dung môi như hệ thống epoxy, giảm cả chi phí ứng dụng và tác động đến môi trường. Nó đạt được khả năng chống cháy xenlulo lên tới 2 giờ ở các lớp màng mỏng từ 1,5 đến 3 mm trên các phần thép nặng hơn, khiến nó trở thành một trong những giải pháp màng mỏng tiết kiệm nhất cho công việc thương mại nội thất. Nó chấp nhận nhiều loại sơn phủ kiến ​​trúc, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng AESS nơi có màu sắc hoặc độ bóng cụ thể được chỉ định.

3. Sherwin-Williams FIRETEX FX6002

FIRETEX FX6002 là sản phẩm chống cháy gốc nước, một thành phần, được sử dụng cho cả nội thất và ngoại thất. Điều đáng chú ý là đạt được độ bền bên ngoài nhờ công thức gốc nước, vốn từng là một thách thức đối với các lớp phủ mỏng có tính phồng rộp. Sản phẩm này có chứng nhận Intertek và UL về xếp hạng chống cháy xenlulo và đã được sử dụng rộng rãi trong xây dựng ở Vương quốc Anh sau thử nghiệm BS 476 Phần 21. Tính dễ thi công, ít mùi và thời gian sơn lại nhanh giúp nó có hiệu suất cao cho các dự án thương mại lớn. Yêu cầu về kết cấu màng dao động từ 1,5 mm đối với xếp hạng trong 30 phút đến khoảng 4 mm để bảo vệ trong 90 phút trên các phần tiêu chuẩn.

4. PPG Steelguard 801

Steelguard 801 của PPG là hệ thống chống cháy gốc epoxy được thiết kế để chống cháy kết cấu thép trong cả hai tình huống xenlulo (cháy tòa nhà) và hydrocarbon (cháy công nghiệp). Nó được chứng nhận về khả năng chống cháy từ 30 phút đến 4 giờ theo UL 1709 và ASTM E119, khiến nó trở thành một trong những sản phẩm linh hoạt nhất trong danh mục epoxy chống cháy. Công thức này được phê duyệt cho các ứng dụng nội thất và ngoại thất, bao gồm cả vùng khí quyển trên các công trình lắp đặt ngoài khơi. Lớp sơn bóng của nó tương thích với các hệ thống sơn phủ công nghiệp tiêu chuẩn, mang lại khả năng chống ăn mòn bên cạnh khả năng chống cháy.

5. Hempel Hempafire Optima 500

Hempafire Optima 500 là sản phẩm keo phồng epoxy hiệu suất cao của Hempel, được định vị ở phân khúc cao cấp của thị trường hóa dầu và ngoài khơi. Đặc điểm nổi bật của nó là tỷ lệ giãn nở được tối ưu hóa, mà Hempel tuyên bố mang lại khả năng chống cháy tương đương ở các bản dựng màng thấp hơn so với nhiều hệ thống epoxy cạnh tranh. Điều này có nghĩa là giảm tiêu thụ vật liệu và giảm thời gian ứng dụng cho các dự án lớn ngoài khơi. Sản phẩm này được chứng nhận theo tiêu chuẩn UL 1709 cho các tình huống cháy tia lửa hydrocarbon và cháy hồ bơi, đồng thời có nhiều chứng nhận của bên thứ ba để sử dụng trong môi trường ngoài khơi Châu Âu theo thông số kỹ thuật NORSOK M-501.

6. Jotun Steelmaster 1200WF

Steelmaster 1200WF (Water-Fiber) của Jotun là sản phẩm chống cháy gốc nước được Jotun thiết kế đặc biệt để đạt được các đặc tính hiệu suất thường gắn liền với các hệ thống epoxy gốc dung môi. Công thức 1200WF kết hợp các sợi gia cố vào ma trận phồng lên để cải thiện tính toàn vẹn của than trong khi cháy, giảm nguy cơ sụp đổ than và duy trì lớp cách điện trong suốt thời gian định mức. Nó được phê duyệt để sử dụng trong nội thất và ngoại thất có mái che, với DFT tối đa có thể đạt được xếp hạng xenlulo trong 2 giờ trên các mặt cắt cán nóng tiêu chuẩn. Lượng khí thải hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) thấp hơn so với hệ thống epoxy khiến nó đặc biệt phù hợp với các dự án có yêu cầu chứng nhận công trình xanh.

7. Thiết bị lắp đặt rào chắn lửa 3M

Dòng sản phẩm 3M Fire Barrier có cách tiếp cận hơi khác so với các sản phẩm phun xịt được thảo luận ở trên. Các sản phẩm Cast-In Device (CID) được thiết kế để ngăn cháy tại các điểm xuyên thấu, vòng cổ ống và các ứng dụng bọc ống dẫn thay vì bảo vệ kết cấu thép. Tuy nhiên, chúng có đặc điểm hóa học cháy nổ thuộc loại rộng hơn: khi tiếp xúc với nhiệt, vật liệu cháy nổ trong vòng đệm ống sẽ nở ra theo hướng xuyên tâm để bịt kín ống nhựa đã nóng chảy, duy trì khả năng ngăn lửa của bộ phận tường hoặc sàn. Các sản phẩm này được chứng nhận theo tiêu chuẩn ASTM E814 và UL 1479 về xếp hạng chống cháy xuyên thấu và được sử dụng rộng rãi trong xây dựng thương mại. Chúng đại diện cho sự bổ sung quan trọng cho Lớp phủ chống cháy kết cấu trong hệ thống Phòng cháy chữa cháy thụ động rộng hơn của tòa nhà.

8. Isolatek Loại 300 (Chống cháy xi măng)

Isotek Loại 300 là một trong những sản phẩm chống cháy xi măng được sử dụng rộng rãi nhất ở Bắc Mỹ, được phân phối trên hàng nghìn dự án xây dựng thương mại và tổ chức hàng năm. Đây là công thức trộn ướt, phun phun dựa trên chất kết dính thạch cao với cốt liệu khoáng, mang lại khả năng chống cháy từ 1 giờ đến 4 giờ tùy thuộc vào độ dày được áp dụng và kích thước tiết diện thép. Mật độ ứng dụng khoảng 300 đến 350 kg trên mét khối và danh sách của Underwriters Laboratories (UL) bao gồm nhiều loại cụm dầm và cột. Chi phí lắp đặt tương đối thấp, tính dễ ứng dụng và mức độ hỗ trợ kỹ thuật chuyên sâu của Isolatek cũng như thư viện số thiết kế UL khiến nó trở thành thông số kỹ thuật mặc định cho thép kết cấu chìm ở nhiều thị trường thương mại.

9. Công nghệ ứng dụng GCP Monokote MK-6

Monokote MK-6 là sản phẩm SFRM (vật liệu chống cháy phun ứng dụng) hàng đầu của GCP Ứng dụng Technologies, cung cấp danh mục các tổ hợp được liệt kê UL để bảo vệ chống cháy kết cấu thép từ 1 giờ đến 4 giờ. MK-6 kết hợp công thức tổng hợp khoáng chất độc quyền mà GCP tuyên bố mang lại độ kết dính và độ bám dính cao hơn so với các hệ thống dựa trên thạch cao tương đương, giảm nguy cơ bụi phóng xạ và độ võng trong các ứng dụng trên cao. Sản phẩm này được chỉ định thường xuyên cho kết cấu thép tại các đấu trường, nhà máy công nghiệp và các tòa nhà thương mại cao tầng. Khả năng đạt được xếp hạng 4 giờ ở độ dày áp dụng 57 mm (so với 75 mm đối với một số sản phẩm cạnh tranh) mang lại lợi thế về không gian khiêm tốn ngay cả trong loại xi măng dày.

10. Nullifire SC902

Nullifire SC902 là loại sơn chống cháy epoxy hai thành phần không dung môi được sản xuất bởi Tremco, một công ty CPG (Tập đoàn Sản phẩm Xây dựng). Nó nhắm đến phân khúc cơ sở hạ tầng và thương mại cao cấp, với sự chấp thuận cho cả mục đích sử dụng nội thất và ngoại thất, bao gồm cả kết cấu thép bên ngoài. SC902 đạt được chỉ số chống cháy xenlulo lên đến 2 giờ với DFT được áp dụng trong phạm vi từ 2 đến 10 mm và chấp nhận nhiều hệ thống sơn phủ công nghiệp và kiến ​​trúc. Nó đã được sử dụng trong các dự án cơ sở hạ tầng lớn của Vương quốc Anh và Châu Âu, bao gồm các kết cấu cầu và nhà ga giao thông, nơi yêu cầu đồng thời thép lộ thiên và phòng cháy chữa cháy. Khả năng tương thích của sản phẩm với các hệ thống sơn lót chống ăn mòn và tài liệu phê duyệt kỹ thuật Châu Âu (ETA) rộng rãi giúp việc chỉ định và chứng nhận cho các dự án xuyên biên giới phức tạp trở nên đơn giản.

Các phương pháp ứng dụng tốt nhất: Triển khai phòng cháy chữa cháy ngay tại hiện trường

Hiệu suất của bất kỳ hệ thống sơn chống cháy nào chỉ tốt khi được lắp đặt. Ngay cả sản phẩm hoạt động tốt nhất, được kiểm tra kỹ lưỡng nhất cũng có thể không mang lại khả năng chống cháy theo định mức nếu sử dụng không đúng cách. Sự cố tại hiện trường về phòng cháy chữa cháy hiếm khi xảy ra do thiếu sản phẩm; chúng hầu như luôn là kết quả của việc chuẩn bị bề mặt không đầy đủ, tỷ lệ trộn không chính xác, tạo lớp màng không đủ hoặc quá mức hoặc thi công trong điều kiện môi trường không phù hợp.

Yêu cầu chuẩn bị bề mặt và sơn lót

Đối với hệ thống chống cháy bằng xi măng, nền thép không được có dầu, mỡ, vảy cán rời và các lớp phủ hiện có có thể làm giảm độ bám dính. Đối với kết cấu thép có lớp sơn lót chống ăn mòn, lớp sơn lót này phải được nhà sản xuất xác nhận là tương thích với sản phẩm xi măng. Nhiều sản phẩm xi măng được chế tạo để liên kết trực tiếp với thép trần hoặc thép sơn lót mà không cần lớp phủ liên kết cụ thể, nhưng bề mặt phải sạch và hơi ẩm (không ướt) để thúc đẩy liên kết cơ học. ASTM C1063 cung cấp hướng dẫn chung về chuẩn bị bề mặt cho vật liệu chống cháy được phun phun.

Đối với các hệ thống phồng rộp, việc chuẩn bị bề mặt là rất quan trọng để đảm bảo độ bám dính lâu dài và hiệu suất chống cháy. Thép phải được làm sạch bằng phương pháp phun hạt đạt tiêu chuẩn Sa 2.5 (ISO 8501-1) hoặc tương đương, đạt được độ nhám bề mặt từ 40 đến 70 micromet. Lớp sơn lót thích hợp phải được chọn từ danh sách sơn lót được nhà sản xuất phê duyệt và áp dụng cho độ dày màng khô được chỉ định, thường là 50 đến 75 micromet đối với sơn lót epoxy giàu kẽm. Việc không sử dụng lớp sơn lót đã được phê duyệt hoặc sử dụng chất trương nở lên lớp sơn lót không tương thích với thành phần hóa học của nó là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất dẫn đến hiện tượng bong tróc sớm và giảm hiệu suất tại hiện trường.

Đo độ dày màng khô và độ dày màng ướt

Phép đo DFT (Độ dày màng khô) và WFT (Độ dày màng ướt) là các công cụ kiểm soát chất lượng chính cho ứng dụng lớp phủ phồng. DFT cần thiết cho một sản phẩm nhất định trên một tiết diện thép nhất định được thiết lập bởi dữ liệu thử lửa của nhà sản xuất, tương quan với mức độ bảo vệ với hệ số tiết diện (HP/A hoặc Hp/A, tỷ lệ chu vi được gia nhiệt trên diện tích mặt cắt ngang) của thành phần thép. Các phần thép nặng hơn với hệ số tiết diện thấp hơn yêu cầu độ dày lớp phủ ít hơn; phần nhẹ hơn với hệ số phần cao hơn đòi hỏi nhiều hơn. Điều này có nghĩa là một dự án có thể có hàng chục yêu cầu DFT khác nhau tùy thuộc vào kích cỡ thép hiện có.

Phép đo DFT phải được thực hiện bằng máy đo cảm ứng điện từ đã hiệu chuẩn (đối với chất nền không từ tính) hoặc dụng cụ đo hiệu ứng Hall (đối với chất nền thép). Các phép đo phải được thực hiện ở tần suất tối thiểu theo quy định của tiêu chuẩn liên quan, chẳng hạn như SSPC-PA 2 ở Bắc Mỹ hoặc Kế hoạch Chất lượng của nhà sản xuất. Một thực tế phổ biến là thực hiện năm phép đo cho mỗi phần cấu kiện, tính trung bình cho chúng và xác nhận rằng không có số đọc riêng lẻ nào dưới 80% DFT tối thiểu được chỉ định. Bất kỳ khu vực nào được phát hiện có DFT dưới mức tối thiểu đều phải nhận vật liệu bổ sung trước khi lớp phủ được chấp nhận , vì hệ thống phồng rộp dưới dày sẽ không đạt được hiệu quả chống cháy định mức và sẽ không đạt yêu cầu bảo vệ.

Lược WFT được sử dụng trong quá trình thi công để theo dõi độ dày theo thời gian thực, cho phép người thi công điều chỉnh các thông số phun trước khi lớp phủ đóng rắn. Tỷ lệ phần trăm chất rắn theo thể tích của sản phẩm xác định mối quan hệ giữa WFT và DFT cuối cùng; ví dụ: một sản phẩm có 60 phần trăm thể tích chất rắn được áp dụng ở mức WFT 10 mm sẽ xử lý thành DFT khoảng 6 mm. Mối quan hệ này phải được xác nhận từ bảng dữ liệu sản phẩm chứ không phải ước tính.

Kiểm tra bảo trì và độ bền lâu dài

Các hệ thống Phòng cháy chữa cháy thụ động thường được lắp đặt và bị lãng quên cho đến khi xảy ra hỏa hoạn hoặc cuộc kiểm tra theo quy định khiến chúng trở lại được chú ý. Đây là một cách tiếp cận đầy rủi ro. Cả hệ thống phòng cháy chữa cháy bằng xi măng và chống cháy nổ đều có thể xuống cấp theo thời gian do hư hỏng vật lý, chu trình ẩm, tiếp xúc với hóa chất hoặc sửa đổi tòa nhà và hệ thống phòng cháy chữa cháy bị tổn hại có thể không cung cấp sự bảo vệ nào thay vì mức độ bảo vệ bị giảm.

Đối với hệ thống xi măng, kiểm tra trực quan hàng năm nên tìm kiếm các vết nứt, nứt vỡ, tách lớp, ố nước (có thể cho thấy độ ẩm xâm nhập vào phía sau lớp phủ) và hư hỏng vật lý do các hoạt động hoặc tác động xây dựng. Các khu vực có dấu hiệu bong tróc hoặc mất mát vật liệu phải được sửa chữa kịp thời bằng vật liệu sửa chữa tương thích từ hệ thống được nhà sản xuất phê duyệt. Trong môi trường công nghiệp thường xuyên xảy ra rung động, văng hóa chất hoặc tiếp xúc vật lý, tần suất kiểm tra nên tăng lên ít nhất nửa năm một lần.

Đối với các hệ thống phồng rộp, việc kiểm tra bổ sung nên bao gồm việc xác minh DFT ở các khu vực đại diện. Theo thời gian, đặc biệt là trong môi trường bên ngoài hoặc môi trường có độ ẩm cao, lớp phủ phồng có thể hấp thụ độ ẩm, phồng lên nhẹ và sau đó mất lớp màng do các vết nứt nhỏ trong chu kỳ khô tiếp theo. Nếu các phép đo DFT cho thấy tổn thất nhất quán trên toàn bộ khu vực được kiểm tra thì cần xem xét phủ lại toàn bộ vùng bị ảnh hưởng trước khi tổn thất tích lũy làm ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ định mức. Hướng dẫn bảo trì do nhà sản xuất ban hành thường chỉ rõ rằng bất kỳ khu vực nào có DFT dưới 80% giá trị thiết kế đều phải được khắc phục trong một khoảng thời gian xác định.

Chủ sở hữu tòa nhà và người quản lý cơ sở nên duy trì hồ sơ phòng cháy chữa cháy đầy đủ cho kết cấu của mình, bao gồm thông số kỹ thuật của sản phẩm, số thiết kế UL, hệ số mặt cắt áp dụng, giá trị DFT bắt buộc cho từng kích thước thép hiện tại, hồ sơ ứng dụng ban đầu và tất cả các báo cáo kiểm tra và sửa chữa tiếp theo. Tài liệu này cần thiết để tuân thủ quy định ở nhiều khu vực pháp lý và rất cần thiết để quản lý bảo trì hiệu quả trong suốt thời gian sử dụng của tòa nhà.

Bối cảnh pháp lý và chứng nhận của bên thứ ba

Môi trường pháp lý quản lý Lớp phủ chống cháy thay đổi tùy theo khu vực pháp lý nhưng nhìn chung yêu cầu các sản phẩm được sử dụng trong kết cấu chống cháy phải được kiểm tra và chứng nhận bởi cơ quan bên thứ ba được công nhận. Ở Bắc Mỹ, Underwriters Laboratories (UL) duy trì cơ sở dữ liệu toàn diện nhất về các tổ hợp chống cháy, được xuất bản trong Danh mục chống cháy của UL. Mỗi tổ hợp được liệt kê chỉ định sản phẩm theo tên và lô, phạm vi tiết diện thép, độ dày lớp phủ yêu cầu và mọi hạn chế sử dụng (chỉ nội thất, ngoại thất được bảo vệ, v.v.). Người chỉ định phải khớp các điều kiện dự án của họ với số thiết kế UL hiện hành để đảm bảo hệ thống được cài đặt sẽ được Cơ quan có thẩm quyền (AHJ) chấp nhận.

Ở Châu Âu, các sản phẩm chống cháy cho kết cấu thép được chứng nhận theo EN 13381 (Phần 4, 5, 7 và 8 bao gồm các loại chất nền và danh mục sản phẩm khác nhau) và bắt buộc phải có dấu CE theo Quy định về Sản phẩm Xây dựng (CPR 305/2011). Lộ trình Đánh giá Kỹ thuật Châu Âu (ETA) cho phép các nhà sản xuất đạt được các chứng nhận hài hòa có giá trị trên tất cả các quốc gia thành viên EU, đơn giản hóa thông số kỹ thuật của các dự án đa quốc gia. Ở Vương quốc Anh hậu Brexit, dấu UKCA đã thay thế dấu CE cho các sản phẩm được đưa vào thị trường Anh, mặc dù hầu hết các nhà sản xuất hiện nay đều có cả hai chứng nhận trong giai đoạn chuyển tiếp.

Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) cung cấp các phương pháp thử nghiệm tổng thể thông qua ISO 834 (đường cong nhiệt độ-thời gian tiêu chuẩn đối với các vụ cháy xenlulo) và ISO 22899 (đối với thử nghiệm cháy tia), làm nền tảng cho các tiêu chuẩn thử nghiệm quốc gia trên toàn cầu. Các dự án ở các khu vực pháp lý không có tiêu chuẩn quốc gia phát triển thường được mặc định tuân theo một trong những tiêu chuẩn quốc tế chính theo thỏa thuận giữa khách hàng, kỹ sư và công ty bảo hiểm.

Một nhà xác định dựa vào các tài liệu tiếp thị của sản phẩm thay vì dữ liệu thử lửa được công bố của bên thứ ba sẽ gặp phải rủi ro tuân thủ không thể chấp nhận được. Chứng nhận sản phẩm phòng cháy chữa cháy là nghĩa vụ pháp lý và an toàn, đồng thời trách nhiệm xác minh rằng hệ thống được lắp đặt đáp ứng tiêu chuẩn hiện hành thuộc về người chỉ định, nhà thầu và cuối cùng là chủ sở hữu tòa nhà. Chi phí của việc không tuân thủ, dù là về mặt khắc phục, hình phạt theo quy định hay trách nhiệm pháp lý sau sự cố hỏa hoạn, đều vượt xa chi phí của việc xác định đúng thông số kỹ thuật ngay từ đầu.