Thép không cháy, nhưng mất khả năng chịu lực khá nhanh khi bị nung nóng trong đám cháy. Vì vậy khi thiết kế nhà xưởng yêu cầu một bậc chịu lửa mà khung thép trần không đáp ứng được giới hạn chịu lửa tương ứng, các cấu kiện thép phải được bảo vệ chịu lửa: bằng sơn chống cháy, vữa phun, tấm bọc hoặc bọc bê tông. Đây là một trong những hạng mục tốn kém của nhà xưởng khung thép, nên chủ đầu tư cần hiểu nó đến từ đâu và kiểm soát được khi nghiệm thu.
Bài này giải thích vì sao yêu cầu bảo vệ chịu lửa xuất hiện, các lựa chọn thường gặp, và những điểm cần kiểm khi thi công, nghiệm thu. Giới hạn chịu lửa cụ thể cho từng cấu kiện và chiều dày lớp bảo vệ là kết quả của thiết kế theo quy chuẩn an toàn cháy và kết quả thử nghiệm của sản phẩm; bài không đưa con số.
Yêu cầu bảo vệ chịu lửa đến từ đâu
Theo quy chuẩn an toàn cháy cho nhà và công trình (QCVN 06 và các bản sửa đổi), mỗi nhà được thiết kế với một bậc chịu lửa. Bậc chịu lửa được chọn dựa trên hạng nguy hiểm cháy nổ, số tầng, diện tích khoang cháy và công năng. Mỗi bậc chịu lửa lại đi kèm yêu cầu giới hạn chịu lửa tối thiểu cho từng loại cấu kiện: cột, dầm, sàn, tường chịu lực, kết cấu mái.
Giới hạn chịu lửa là khoảng thời gian cấu kiện còn giữ được khả năng chịu lực (và với tường, sàn là cả tính toàn vẹn, cách nhiệt) dưới tác động của lửa theo phép thử chuẩn. Cột thép trần có giới hạn chịu lửa thấp; khi bậc chịu lửa yêu cầu cao hơn mức đó, cột phải được bảo vệ. Nhà xưởng một tầng hạng nguy hiểm thấp, diện tích khoang cháy vừa phải có thể chấp nhận bậc chịu lửa thấp, không cần bảo vệ nhiều; nhà xưởng diện tích lớn, nhiều tầng hoặc hạng nguy hiểm cao thì khác.
Điểm quan trọng với chủ đầu tư: yêu cầu bảo vệ chịu lửa là hệ quả của các lựa chọn thiết kế trước đó. Chia khoang cháy nhỏ hơn, hạ hạng nguy hiểm bằng cách tách khu nguy hiểm, hay thêm chữa cháy tự động (khi quy chuẩn cho phép nới một số yêu cầu) đều có thể làm thay đổi bậc chịu lửa cần thiết. Hãy yêu cầu tư vấn cho xem chuỗi lập luận đó trước khi chấp nhận một khối lượng sơn chống cháy lớn.
Các giải pháp bảo vệ chịu lửa thường gặp
Mỗi giải pháp có ưu nhược điểm về thẩm mỹ, chi phí, độ bền và cách thi công. Lựa chọn phụ thuộc giới hạn chịu lửa yêu cầu, môi trường sử dụng và kết quả thử nghiệm của sản phẩm.
| Giải pháp | Đặc điểm | Lưu ý khi chọn |
|---|---|---|
| Sơn trương nở (sơn chống cháy) | Lớp mỏng, phồng lên thành lớp cách nhiệt khi gặp nhiệt | Giữ được hình dáng thép, thẩm mỹ tốt; nhạy với ẩm, va chạm; chiều dày theo giới hạn chịu lửa và kích thước cấu kiện |
| Vữa phun chống cháy | Lớp dày gốc xi măng hoặc thạch cao kèm sợi khoáng | Thường kinh tế với giới hạn chịu lửa cao; bề mặt thô, dễ bong nếu va đập |
| Tấm bọc chịu lửa | Tấm thạch cao chịu lửa, tấm silicat bọc quanh cấu kiện | Thi công khô, bề mặt phẳng; cần khung, chi tiết mối nối đúng hệ đã thử |
| Bọc bê tông hoặc xây bao | Bọc cấu kiện bằng bê tông hoặc gạch | Chịu va đập tốt, nặng, tăng tải và chiếm không gian |
| Thiết kế lại kết cấu | Tăng tiết diện, đổi sang bê tông ở một số vị trí | Cân nhắc từ thiết kế cơ sở, khó đổi khi đã sản xuất kết cấu |
Giải pháp nào cũng phải dùng sản phẩm, hệ thống có kết quả thử nghiệm phù hợp với giới hạn chịu lửa yêu cầu và loại cấu kiện (cột hay dầm, tiết diện hở hay kín, chịu lửa ba mặt hay bốn mặt). Đây là chỗ khác biệt giữa sơn chống cháy thật và sơn "trông giống".
Hồ sơ của sản phẩm bảo vệ chịu lửa cần có
Trước khi đặt hàng, chủ đầu tư nên yêu cầu nhà cung cấp và nhà thầu nộp đủ các tài liệu dưới đây để tư vấn thiết kế, tư vấn giám sát xem xét.
- Kết quả thử nghiệm giới hạn chịu lửa của hệ bảo vệ, do phòng thử nghiệm phù hợp thực hiện, cho đúng loại cấu kiện và dải kích thước tương ứng.
- Bảng tra chiều dày lớp bảo vệ theo giới hạn chịu lửa và hệ số tiết diện của cấu kiện, do nhà sản xuất công bố dựa trên thử nghiệm.
- Giấy chứng nhận kiểm định hoặc chứng nhận phù hợp nếu sản phẩm thuộc danh mục phải kiểm định theo quy định hiện hành về phương tiện PCCC.
- Yêu cầu về lớp sơn lót tương thích, lớp phủ bảo vệ ngoài, điều kiện môi trường thi công (nhiệt độ, độ ẩm).
- Hướng dẫn thi công và quy trình kiểm tra chiều dày của nhà sản xuất.
- Hồ sơ nguồn gốc lô hàng thực tế về công trình, khớp với sản phẩm đã được duyệt.
Một bảng tính khối lượng sơn mà không gắn với hệ số tiết diện của từng loại cấu kiện là dấu hiệu nhà thầu đang tính phỏng. Cột to, dầm mỏng cần chiều dày khác nhau cho cùng một giới hạn chịu lửa.
Kiểm soát khi thi công: chỗ hay hỏng
Chuẩn bị bề mặt. Thép phải được làm sạch, sơn lót đúng loại tương thích. Sơn chống cháy lên lớp lót không tương thích có thể bong khi gặp nhiệt, mất hẳn tác dụng.
Chiều dày không đều. Phun tay dễ dày chỗ này, mỏng chỗ kia, nhất là ở mép, góc, mặt trong cánh dầm. Chiều dày phải đạt ở mọi điểm, không chỉ trung bình.
Thời gian giữa các lớp. Sơn nhiều lớp mà không chờ khô đủ có thể nứt, chảy. Nhật ký thi công nên ghi điều kiện thời tiết, thời gian từng lớp.
Hư hại sau khi sơn. Lắp đặt máng cáp, ống, giá treo sau khi đã sơn, khoan, hàn vào cấu kiện làm hỏng lớp bảo vệ. Cần quy định sửa chữa cục bộ và kiểm tra lại.
Môi trường ẩm, ăn mòn. Khu vực có hơi nước, hoá chất ăn mòn cần lớp phủ ngoài phù hợp; sơn trương nở không được bảo vệ có thể suy giảm theo thời gian.
Cấu kiện bị bỏ sót. Giằng, liên kết, cột trong vách, kết cấu đỡ tầng lửng hay bị quên vì không nằm trên bản vẽ chính.
Nghiệm thu lớp bảo vệ chịu lửa
Chặng nghiệm thu là nơi chất lượng lớp bảo vệ được chứng minh bằng số đo, không bằng mắt. Đoàn kiểm tra kết quả nghiệm thu có thể yêu cầu xem hồ sơ và đo kiểm tại chỗ.
- Đối chiếu sản phẩm thực tế (nhãn thùng, số lô) với sản phẩm được duyệt trong hồ sơ.
- Đo chiều dày màng sơn khô bằng thiết bị đo phù hợp, theo mật độ điểm đo và vị trí đo quy định trong quy trình nghiệm thu, lập bảng kết quả theo từng cấu kiện.
- So chiều dày đo được với chiều dày yêu cầu theo bảng tra cho đúng hệ số tiết diện; đánh dấu và xử lý điểm không đạt.
- Kiểm tra bằng mắt độ bám dính, vết nứt, bong tróc, khu vực bị sửa chữa sau khi lắp thiết bị.
- Tập hợp hồ sơ: kết quả thử nghiệm sản phẩm, chứng nhận kiểm định nếu thuộc danh mục, nhật ký thi công, biên bản đo chiều dày, bản vẽ hoàn công đánh dấu cấu kiện được bảo vệ.
Biên bản đo chiều dày là tài liệu quý nhất của hạng mục này. Nó vừa phục vụ nghiệm thu, vừa là mốc để về sau kiểm tra suy giảm, sửa chữa khi công trình cải tạo.
Tầng lửng, sàn thao tác, kết cấu đỡ thiết bị: phần hay bị quên
Bản vẽ kết cấu chính của nhà xưởng thường thể hiện rõ cột, kèo, xà gồ. Những kết cấu phụ như tầng lửng văn phòng, sàn thao tác trên cao, giá đỡ bồn chứa, khung đỡ đường ống lớn thì nằm ở bản vẽ khác, do nhà thầu khác làm, và hay lọt khỏi phạm vi sơn chống cháy. Trong khi đó, nếu tầng lửng có người làm việc hoặc là đường thoát nạn, kết cấu đỡ nó có thể cũng phải đạt giới hạn chịu lửa theo yêu cầu.
Khi rà phạm vi bảo vệ chịu lửa, chủ đầu tư nên yêu cầu tư vấn liệt kê rõ: những cấu kiện nào phải được bảo vệ, giới hạn chịu lửa yêu cầu cho từng nhóm, và cấu kiện nào không cần bảo vệ kèm lý do. Danh sách này phải bao gồm cả kết cấu phụ do nhà thầu khác thi công. Ví dụ giả định: một xưởng thực phẩm dựng thêm sàn thép đặt bồn trộn sau khi phần kết cấu chính đã sơn xong; nếu không ai đưa sàn này vào phạm vi, đến kiểm tra nghiệm thu mới phát hiện thì phải dựng giàn giáo sơn lại giữa dây chuyền đã lắp.
Kết cấu đỡ thiết bị nặng còn có một điểm cần lưu ý: khi bị nung nóng và mất khả năng chịu lực, thiết bị rơi xuống có thể làm sập kết cấu khác hoặc chặn lối thoát. Tư vấn sẽ đánh giá theo quy chuẩn, nhưng chủ đầu tư nên chủ động đưa thông tin về thiết bị và vị trí lắp từ sớm.
Sau khi bàn giao: giữ cho lớp bảo vệ còn nguyên
Lớp bảo vệ chịu lửa được nghiệm thu một lần, nhưng có thể bị phá hỏng rất nhiều lần trong quá trình sử dụng. Mỗi lần bắt thêm giá treo, khoan lỗ đi ống, hàn thêm tầng lửng, xe nâng va vào chân cột là một lỗ hổng mới. Chủ xưởng nên đưa vào quy định nội bộ: mọi công việc trên kết cấu thép đã được bảo vệ phải có phương án sửa chữa lớp bảo vệ ngay sau đó, bằng đúng sản phẩm, đúng chiều dày.
Ở chân cột trong khu xe nâng chạy, giải pháp cơ học như ụ chắn, bọc bảo vệ giúp tránh va đập làm bong lớp bảo vệ. Ví dụ giả định: một xưởng ở Hà Tĩnh sau hai năm vận hành phát hiện hầu hết chân cột trong khu kho đã bong mảng sơn chống cháy do xe nâng; chi phí sửa lại lớn hơn nhiều so với lắp ụ chắn ngay từ đầu.
Khi cải tạo, mở rộng hoặc đổi công năng xưởng, lớp bảo vệ hiện có cũng cần được đánh giá lại: bậc chịu lửa yêu cầu có thay đổi không, lớp bảo vệ cũ còn đạt không. Giữ biên bản đo chiều dày lúc nghiệm thu giúp đánh giá lại nhanh và rẻ hơn.
Câu hỏi thường gặp
Nhà thép tiền chế có bắt buộc sơn chống cháy không?
Không phải lúc nào cũng bắt buộc. Phụ thuộc bậc chịu lửa yêu cầu của nhà, vốn được xác định từ hạng nguy hiểm, diện tích khoang cháy, số tầng. Nhiều nhà xưởng một tầng hạng nguy hiểm thấp có thể không cần bảo vệ nhiều; tư vấn sẽ tính cụ thể.
Sơn chống cháy và sơn chống gỉ khác nhau thế nào?
Sơn chống gỉ bảo vệ thép khỏi ăn mòn, không có tác dụng chịu lửa. Sơn chống cháy, loại trương nở, phồng lên khi gặp nhiệt để cách nhiệt cho thép. Hai lớp thường đi cùng nhau, nhưng sơn lót chống gỉ phải tương thích với sơn chống cháy.
Có thể sơn chống cháy cho xưởng đã xây xong và đang hoạt động không?
Được, nhưng khó hơn: phải làm sạch bề mặt, che chắn máy móc, hàng hoá, thi công trên cao trong lúc sản xuất. Nếu đây là yêu cầu bổ sung do thiếu từ thiết kế, cần có thiết kế và thủ tục phù hợp trước khi thi công.
Chiều dày sơn chống cháy bao nhiêu là đủ?
Không có con số chung. Chiều dày phụ thuộc giới hạn chịu lửa yêu cầu, loại và kích thước cấu kiện, và bảng tra của chính sản phẩm đã được thử nghiệm. Hai sản phẩm khác nhau có thể cần chiều dày khác nhau cho cùng yêu cầu.
Lớp sơn chống cháy có tuổi thọ bao lâu?
Tuổi thọ phụ thuộc sản phẩm, môi trường và việc có lớp phủ bảo vệ hay không. Nhà sản xuất thường công bố điều kiện sử dụng; trong vận hành cần kiểm tra định kỳ bằng mắt và sửa chữa chỗ hư hại.
Thay sơn chống cháy bằng tấm bọc có phải thẩm định lại không?
Đổi giải pháp bảo vệ chịu lửa so với thiết kế đã được thẩm định là thay đổi cần tư vấn đánh giá. Nếu giải pháp mới vẫn đạt giới hạn chịu lửa yêu cầu với hồ sơ thử nghiệm phù hợp, mức thủ tục có thể nhẹ; nhưng cần kết luận bằng văn bản, không tự đổi.