Sơn chống cháy là gì?
Sơn chống cháy (intumescent coating) là loại sơn có khả năng phồng nở 20–50 lần thể tích khi tiếp xúc nhiệt độ trên 200°C, tạo thành lớp bọt carbon xốp (char) cách nhiệt bảo vệ thép kết cấu bên dưới. Đây là giải pháp phòng cháy chữa cháy thụ động (passive fire protection) được quy định bắt buộc trong thiết kế công trình.
Cơ chế phồng nở intumescent
Sơn chống cháy chứa 3 thành phần phản ứng: chất tạo acid (ammonium polyphosphate — APP), chất tạo carbon (pentaerythritol), và chất tạo bọt (melamine). Khi nhiệt độ vượt ngưỡng kích hoạt (~200°C), APP phân hủy giải phóng acid phosphoric, acid này xúc tác pentaerythritol tạo carbon; melamine phân hủy giải phóng khí NH₃ và CO₂ thổi phồng lớp carbon thành bọt xốp dày.
Lớp char này có hệ số dẫn nhiệt rất thấp (~0,1 W/mK), giữ nhiệt độ thép dưới 500°C (ngưỡng mất 60% cường độ thép kết cấu) trong thời gian quy định PCCC.
Phân loại sơn chống cháy
- Gốc dung môi (solvent-based): nhựa alkyd hoặc epoxy; DFT 1.000–3.000 µm cho bảo vệ 30–120 phút; thường dùng ngoài trời hoặc khu vực ẩm ướt.
- Gốc nước (water-based): nhựa acrylic; DFT 500–2.000 µm; ít mùi, dễ thi công trong nhà; kém bền ẩm hơn loại dung môi.
- Epoxy-based intumescent: hiệu năng cao, chịu hóa chất và va đập tốt; dùng cho dầm cột chịu lực, offshore platform.
Thông số kỹ thuật chính
- DFT (Dry Film Thickness): 500–5.000 µm tùy mức bảo vệ; bài toán Hp/A (hệ số tiết diện thép) quyết định DFT cần thiết.
- Hệ số tiết diện Hp/A: chu vi tiếp xúc lửa (mm) / diện tích tiết diện thép (mm²); Hp/A cao → thép mỏng → cần DFT dày hơn.
- Mức bảo vệ: R30, R60, R90, R120 (thời gian giữ nhiệt thép < 500°C tính bằng phút).
- Nhiệt độ kích hoạt: thường 150–250°C tùy công thức.
Phân biệt sơn chống cháy và sơn chịu nhiệt
Sơn chịu nhiệt (silicone resin) chịu nhiệt độ cao mà không biến đổi — không phồng nở, không tạo char. Sơn chống cháy (intumescent) chủ động phản ứng khi có lửa, tạo rào cản nhiệt tức thời. Hai loại không thay thế nhau; sơn chịu nhiệt không có chức năng bảo vệ PCCC kết cấu.
Tiêu chuẩn và chứng nhận
- TCVN 2622:1995: Phòng cháy chống cháy cho nhà và công trình.
- BS 476 Part 20/21: Thử nghiệm chịu lửa cấu kiện chịu tải (tiêu chuẩn Anh, được dùng rộng rãi tại VN).
- EN 13381-8: Phương pháp thử nghiệm bảo vệ thép kết cấu bằng lớp phủ phản ứng (châu Âu).
- ASTM E119: Thử nghiệm chịu lửa tiêu chuẩn Mỹ.
- Sản phẩm phải có chứng nhận của Cục Cảnh sát PCCC hoặc tổ chức kiểm định được công nhận.
Lưu ý thi công
Bề mặt thép phải làm sạch Sa 2.5 và phủ primer chống gỉ tương thích trước khi thi công intumescent. Sơn phủ ngoài (topcoat) sau khi intumescent khô phải là loại compatible được nhà sản xuất chỉ định — topcoat không tương thích có thể ngăn lớp char phồng nở đúng cách trong sự cố hỏa hoạn.