Chống cháy là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Chống cháy là tập hợp các giải pháp kỹ thuật, vật liệu và thiết kế giúp ngăn ngừa, kiểm soát hoặc làm chậm sự lan truyền của lửa trong công trình. Đây là yếu tố bắt buộc trong xây dựng nhằm bảo vệ kết cấu, tài sản và tính mạng, được quy định rõ qua các tiêu chuẩn và quy chuẩn an toàn cháy nổ.

Định nghĩa chống cháy

Chống cháy là khái niệm tổng hợp chỉ toàn bộ các biện pháp, vật liệu, công nghệ và giải pháp thiết kế được áp dụng nhằm ngăn ngừa, kiểm soát hoặc giảm thiểu thiệt hại do hỏa hoạn gây ra. Trong lĩnh vực xây dựng và kỹ thuật an toàn, chống cháy không chỉ là việc ngăn ngọn lửa lan rộng mà còn bao gồm việc duy trì tính toàn vẹn cấu trúc của công trình trong một khoảng thời gian nhất định khi xảy ra cháy. Mục tiêu chính là bảo vệ con người, tài sản và đảm bảo thời gian đủ để sơ tán an toàn và can thiệp chữa cháy hiệu quả.

Theo các tiêu chuẩn quốc tế như NFPA (National Fire Protection Association) hoặc Underwriters Laboratories (UL), khả năng chống cháy của một vật liệu hay kết cấu được xác định bằng thời gian nó có thể duy trì chức năng chịu tải và ngăn cách ngọn lửa. Ví dụ, một bức tường chịu lửa 120 phút nghĩa là nó có thể ngăn cháy lan và giữ ổn định trong vòng hai giờ ở nhiệt độ lửa tiêu chuẩn. Chỉ số này thường được xác định qua các thử nghiệm tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm.

Khái niệm chống cháy không chỉ áp dụng trong ngành xây dựng mà còn trong nhiều lĩnh vực khác như hàng không, giao thông, công nghiệp điện tử, và năng lượng. Trong các môi trường này, chống cháy mang ý nghĩa rộng hơn — bao gồm cả việc sử dụng vật liệu không sinh khói độc, không bắt lửa hoặc có khả năng tự dập tắt. Bảng dưới đây minh họa phạm vi áp dụng khái niệm chống cháy trong các lĩnh vực khác nhau:

Lĩnh vực Ứng dụng chống cháy Mục tiêu chính
Xây dựng Tường, sàn, cửa, lớp phủ chống cháy Ngăn lan lửa, bảo vệ kết cấu
Giao thông Vật liệu nội thất, dây dẫn, khoang pin Giảm cháy lan, hạn chế khói độc
Công nghiệp điện Vỏ thiết bị, dây điện chống cháy Ngăn cháy chập điện, bảo vệ thiết bị
Hóa chất & dầu khí Lớp phủ cách nhiệt, van chống cháy Hạn chế cháy nổ, đảm bảo an toàn vận hành

Phân biệt các khái niệm liên quan

Trong kỹ thuật an toàn cháy nổ, nhiều thuật ngữ có liên quan dễ bị nhầm lẫn với nhau. Việc phân biệt rõ ràng giúp thiết kế hệ thống chống cháy chính xác và hiệu quả hơn. Ba khái niệm cơ bản thường gặp gồm: chống cháy (fire resistance), chậm cháy (flame retardant) và không cháy (non-combustible). Chúng khác nhau ở cơ chế bảo vệ và mục tiêu sử dụng.

  • Chống cháy: Là khả năng của kết cấu hoặc vật liệu duy trì tính ổn định và cách ly ngọn lửa trong thời gian xác định. Ví dụ: bê tông cốt thép có khả năng chống cháy tốt nhờ khối lượng nhiệt lớn và lớp bê tông bảo vệ thép bên trong.
  • Chậm cháy: Là đặc tính làm giảm tốc độ lan truyền của ngọn lửa. Gỗ tẩm hóa chất chống cháy, vải có lớp phủ đặc biệt hoặc nhựa được thêm phụ gia halogen là những ví dụ điển hình.
  • Không cháy: Là tính chất của vật liệu không bắt lửa dù tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt, chẳng hạn như bê tông, thép không gỉ, hoặc thủy tinh.

Ngoài ra, trong lĩnh vực vật liệu polymer, người ta còn sử dụng khái niệm “tự dập tắt” (self-extinguishing), chỉ khả năng ngọn lửa tắt đi sau khi nguồn nhiệt bị loại bỏ. Các thử nghiệm đánh giá đặc tính này được quy định trong tiêu chuẩn UL94 của Underwriters Laboratories. Bảng dưới đây tóm tắt sự khác biệt giữa các thuật ngữ:

Thuật ngữ Đặc điểm chính Ví dụ vật liệu
Chống cháy Chịu được lửa trong thời gian xác định Bê tông, tường gạch, cửa thép chịu lửa
Chậm cháy Làm giảm tốc độ cháy lan Gỗ tẩm hóa chất, nhựa có phụ gia chống cháy
Không cháy Không bắt lửa khi tiếp xúc nguồn nhiệt Kim loại, thủy tinh, xi măng
Tự dập tắt Tự ngừng cháy sau khi loại bỏ nguồn nhiệt Nhựa ABS, PVC cải tiến

Vật liệu chống cháy và phân loại

Vật liệu chống cháy đóng vai trò trọng yếu trong việc xây dựng các công trình an toàn trước nguy cơ cháy nổ. Tùy theo tính chất và cấu trúc, vật liệu chống cháy có thể được chia thành ba nhóm chính: vật liệu không cháy, vật liệu chậm cháy và vật liệu có khả năng tự dập tắt. Mỗi nhóm được ứng dụng trong những mục đích và môi trường khác nhau.

  1. Vật liệu không cháy: Bao gồm bê tông, gạch, thạch cao, đá tự nhiên, thép không gỉ. Đây là nhóm vật liệu cơ bản trong xây dựng nhà ở và công trình công nghiệp, giúp duy trì cấu trúc khi có lửa.
  2. Vật liệu chậm cháy: Thường là các vật liệu hữu cơ được xử lý hóa chất, ví dụ gỗ tẩm dung dịch amoni phosphate hoặc polyurethane có phụ gia chống cháy.
  3. Vật liệu tự dập tắt: Có khả năng ngưng cháy khi loại bỏ nguồn nhiệt, thường thấy trong dây điện, vỏ nhựa thiết bị điện tử.

Các tiêu chuẩn đánh giá vật liệu chống cháy phổ biến gồm:

  • ASTM E84 (Mỹ) – Phương pháp đo tốc độ lan truyền ngọn lửa trên bề mặt vật liệu.
  • BS 476 (Anh) – Xác định khả năng chịu lửa của cấu kiện xây dựng.
  • EN 13501-1 (Châu Âu) – Phân loại phản ứng cháy của vật liệu xây dựng.

Một số vật liệu mới như bê tông nhẹ có sợi polypropylene, sơn chống cháy trương nở và thạch cao công nghiệp đang được sử dụng rộng rãi nhờ hiệu quả chống cháy cao, trọng lượng nhẹ và khả năng thi công linh hoạt.

Thiết kế kiến trúc và cấu trúc chống cháy

Trong thiết kế kiến trúc, yếu tố chống cháy được xem là yêu cầu bắt buộc ngay từ giai đoạn lập bản vẽ kỹ thuật. Thiết kế chống cháy bao gồm các nguyên tắc nhằm kiểm soát sự lan truyền của lửa và khói, duy trì khả năng chịu lực và đảm bảo lối thoát hiểm an toàn.

Các giải pháp thường được áp dụng trong thiết kế chống cháy:

  • Phân chia không gian thành các vùng ngăn cháy (fire compartment) để hạn chế lửa lan truyền.
  • Sử dụng tường, sàn, cửa, và trần có chỉ số chịu lửa tối thiểu 60–120 phút.
  • Thiết kế hành lang, cầu thang kín có hệ thống tăng áp nhằm ngăn khói xâm nhập.

Theo hướng dẫn của FM Global và NFPA, thời gian chịu lửa tối thiểu của các cấu kiện chính như sau:

Loại cấu kiện Thời gian chịu lửa (phút) Yêu cầu tiêu chuẩn
Tường chịu lực 120 NFPA 221
Sàn bê tông cốt thép 90 ASTM E119
Cửa thép chống cháy 60 UL 10C
Trần thạch cao 45 EN 1364-2

Thiết kế chống cháy hiệu quả không chỉ phụ thuộc vào vật liệu mà còn ở cách tổ chức không gian và hệ thống thông gió. Việc bố trí hợp lý các khu vực kỹ thuật, lối thoát hiểm và vị trí thiết bị PCCC sẽ giúp giảm thiểu thiệt hại và tăng khả năng cứu hộ khi xảy ra sự cố cháy nổ.

Hệ thống kỹ thuật phòng cháy chữa cháy

Chống cháy trong công trình hiện đại không thể tách rời khỏi các hệ thống kỹ thuật phòng cháy chữa cháy (PCCC) chủ động. Đây là tập hợp các thiết bị được thiết kế nhằm phát hiện, cảnh báo sớm, kiểm soát và dập tắt đám cháy trong giai đoạn đầu, giúp giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản. Việc triển khai hệ thống PCCC là yêu cầu bắt buộc đối với các công trình dân dụng, thương mại và công nghiệp theo các quy định quốc gia và tiêu chuẩn quốc tế.

Các hệ thống PCCC chính bao gồm:

  • Hệ thống báo cháy tự động: Gồm đầu báo khói, báo nhiệt, trung tâm báo cháy, chuông và đèn báo. Thiết bị này hoạt động dựa trên cảm biến và truyền tín hiệu cảnh báo ngay khi phát hiện dấu hiệu cháy.
  • Hệ thống chữa cháy tự động: Hệ thống sprinkler (phun nước tự động), hệ thống khí (CO₂, FM-200, Novec 1230), hoặc bọt chữa cháy được kích hoạt tự động qua cảm biến hoặc tín hiệu từ hệ báo cháy.
  • Hệ thống hỗ trợ sơ tán: Gồm đèn chiếu sáng sự cố, chỉ dẫn thoát nạn, hệ thống tăng áp cầu thang và hút khói hành lang để đảm bảo lối thoát an toàn.

Các hệ thống này cần được thiết kế, lắp đặt và nghiệm thu theo tiêu chuẩn như:

Tiêu chuẩn và quy định pháp lý

Tại Việt Nam, các quy định pháp lý về chống cháy và an toàn PCCC được quy định rõ trong hệ thống văn bản pháp luật, quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật. Cơ quan quản lý nhà nước về lĩnh vực này là Cục Cảnh sát PCCC & CNCH, Bộ Công an.

Một số văn bản quan trọng bao gồm:

  • QCVN 06:2022/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình.
  • TCVN 3890:2023: Quy định hệ thống thiết bị PCCC cho nhà cao tầng và nhà công nghiệp.
  • Luật Phòng cháy và chữa cháy: Quy định về trách nhiệm, quyền hạn và chế tài trong công tác PCCC.

Ngoài ra, các tiêu chuẩn quốc tế như ISO 834 về thử nghiệm chịu lửa, ASTM E119 về đánh giá kết cấu chịu lửa cũng được tham khảo và áp dụng trong quá trình thiết kế và kiểm định công trình tại các dự án có yếu tố nước ngoài.

Kiểm tra và bảo trì hệ thống chống cháy

Việc kiểm tra và bảo trì hệ thống chống cháy định kỳ là yếu tố then chốt đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định và hiệu quả khi có sự cố xảy ra. Thiết bị PCCC không được sử dụng thường xuyên nên dễ bị hư hỏng, tắc nghẽn, mất kết nối tín hiệu hoặc suy giảm độ nhạy theo thời gian.

Các hạng mục cần kiểm tra bao gồm:

  • Trung tâm báo cháy: Kiểm tra kết nối, hiển thị, pin dự phòng.
  • Đầu báo: Vệ sinh cảm biến, kiểm tra hoạt động bằng thử cháy mô phỏng.
  • Hệ thống sprinkler: Kiểm tra áp suất nước, đầu phun, van điều khiển.
  • Cửa chống cháy: Đảm bảo cơ chế đóng mở tự động và thời gian chịu lửa theo thiết kế.

Chu kỳ kiểm tra thường được quy định:

Hạng mục Chu kỳ kiểm tra Tiêu chuẩn tham khảo
Đầu báo khói/nhiệt Hàng quý NFPA 72
Sprinkler Hàng năm NFPA 25
Cửa chống cháy 6 tháng UL 10B/10C
Đèn thoát hiểm Hàng tháng TCVN 3890

Công nghệ mới trong chống cháy

Cùng với sự phát triển của vật liệu và công nghệ IoT, các giải pháp chống cháy ngày càng thông minh và hiệu quả hơn. Nhiều thiết bị hiện đại đã được tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI), truyền dữ liệu không dây, và khả năng phản ứng theo kịch bản được lập trình sẵn.

Một số công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực này gồm:

  • Sơn chống cháy trương nở: Tạo lớp cách nhiệt dày gấp 10–50 lần khi gặp nhiệt độ cao, bảo vệ kết cấu thép khỏi biến dạng.
  • Hệ thống chữa cháy bằng khí sạch: Như FM-200 hoặc Novec 1230, phù hợp cho phòng máy chủ, không gây hư hỏng thiết bị điện tử.
  • Cảm biến thông minh: Tích hợp trong hệ thống điều khiển tòa nhà (BMS), giám sát cháy nổ 24/7, gửi cảnh báo về điện thoại hoặc trung tâm điều khiển.

Các tổ chức nghiên cứu như NIST Fire Research Division hoặc FM Global Research hiện đang phát triển các công nghệ sử dụng robot, drone và AI để hỗ trợ phát hiện và dập cháy sớm ở các môi trường nguy hiểm hoặc khó tiếp cận.

Ứng dụng chống cháy trong các lĩnh vực

Giải pháp chống cháy không chỉ giới hạn trong ngành xây dựng mà còn được triển khai trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật – công nghiệp có yêu cầu khắt khe về an toàn. Mỗi ngành sẽ có tiêu chuẩn và ứng dụng riêng để phù hợp với tính chất và rủi ro đặc thù.

Một số ví dụ điển hình:

  • Hàng không: Sử dụng vật liệu cabin không sinh khói độc, trang bị hệ thống chữa cháy trong khoang hành lý và động cơ.
  • Xe điện: Pin lithium-ion được thiết kế với cơ chế ngắt mạch và vỏ bọc chống cháy lan để ngăn thermal runaway.
  • Công nghiệp hóa dầu: Đòi hỏi lớp phủ cách nhiệt chống cháy nổ (PFP), hệ thống foam chữa cháy tốc độ cao.
  • Công nghệ thông tin: Trung tâm dữ liệu sử dụng hệ thống chữa cháy bằng khí sạch, cảm biến điểm nhiệt độ và khói.

Tài liệu tham khảo

Các bài báo, nghiên cứu, công bố khoa học về chủ đề chống cháy:

Phương trình chống lực dòng chảy cho các dòng suối có đá cuội và hòn đá lớn Dịch bởi AI
Water Resources Research - Tập 43 Số 5 - 2007
Các dạng phương trình tổng quát thay thế được xem xét để dự đoán vận tốc trung bình trên toàn bộ phạm vi ngập nước tương đối mà các dòng suối có đá cuội và hòn đá lớn gặp phải. Một sự hợp nhất một phần được đề xuất cho một số mô hình bán thực nghiệm trước đây và các khái niệm vật lý. Hai phương trình mới được đề xuất: một phương trình hình học thủy lực không chiều kích với các tham số khác...... hiện toàn bộ
#dòng chảy #lực cản dòng chảy #mô hình thủy lực #độ nhám #dòng chảy nông #dòng chảy sâu
Phân hủy nhiệt, sự cháy và khả năng chống cháy của polyurethane - tổng quan về tài liệu gần đây Dịch bởi AI
Polymer International - Tập 53 Số 11 - Trang 1585-1610 - 2004
Tóm tắtBài báo này trình bày một cái nhìn tổng quan về tài liệu liên quan đến sự phân hủy nhiệt, sự cháy và khả năng chống cháy của elastomer polyurethane (PU), các lớp phủ dựa trên PU, cũng như các loại bọt PU cứng và mềm. Một cái nhìn tổng quan ngắn gọn về cấu trúc của mạng polymer PU sẽ hữu ích để có được sự hiểu biết tốt hơn về các hiện tượng phân hủy nhiệt và ...... hiện toàn bộ
Cơ chế chống cháy của triphenyl phosphate, resorcinol bis(diphenyl phosphate) và bisphenol A bis(diphenyl phosphate) trong các hỗn hợp polycarbonate/acrylonitrile–butadiene–styrene Dịch bởi AI
Polymer International - Tập 56 Số 11 - Trang 1404-1414 - 2007
Tóm tắtCác cơ chế chống cháy của ba loại phosphat aryl, triphenyl phosphate (TPP), resorcinol bis(diphenyl phosphate) (RDP) và bisphenol A bis(diphenyl phosphate) (BDP), trong hỗn hợp polycarbonate/acrylonitrile–butadiene–styrene (PC/ABS) đã được nghiên cứu và so sánh. Thêm vào đó, ảnh hưởng của polytetrafluorethylene (PTFE) đến độ nhớt và sự phân hủy nhiệt cũng đư...... hiện toàn bộ
Tổng quan về những phát triển gần đây trong khả năng chống cháy của polycarbonate Dịch bởi AI
Polymer International - Tập 54 Số 7 - Trang 981-998 - 2005
Tóm tắtBài báo này trình bày một cái nhìn tổng quan về các tài liệu gần đây liên quan đến khả năng chống cháy của polycarbonate (PC) và các loại nhựa dựa trên polycarbonate. Một khảo sát ngắn về các cơ chế chính của sự phân hủy nhiệt của PC cũng được trình bày vì nó cung cấp cái nhìn sâu sắc về các cơ chế tác động chống cháy. Chủ yếu các phòng thí nghiệm công nghiệ...... hiện toàn bộ
Xác định quần thể tế bào nhanh chóng trong dữ liệu phân tích dòng chảy Dịch bởi AI
Cytometry. Part A : the journal of the International Society for Analytical Cytology - Tập 79A Số 1 - Trang 6-13 - 2011
Giới thiệuChúng tôi đã phát triển flowMeans, một phương pháp hiệu quả về thời gian và chính xác để tự động xác định các quần thể tế bào trong dữ liệu phân tích dòng chảy (FCM) dựa trên phân cụm K-means. Khác với K-means truyền thống, flowMeans có thể xác định các quần thể tế bào lõm bằng cách mô hình hóa một quần thể duy nhất với nhiều cụm. flowMeans sử dụng một th...... hiện toàn bộ
#phân tích dòng chảy #K-means #quần thể tế bào #thuật toán tự động #mã nguồn mở
Phân Tích Các Phương Trình Đặc Trưng Chống Lực Chảy Trong Các Dòng Sông Đá Cuội Với Chế Độ Ngắt Quãng: Tập Dữ Liệu fiumare Calabrian Dịch bởi AI
Water Resources Research - Tập 55 Số 8 - Trang 7294-7319 - 2019
Tóm tắtNghiên cứu này đề cập đến việc đánh giá lực cản dòng chảy trong các dòng sông có đáy sỏi tự nhiên. Thông qua một tập dữ liệu mới được thu thập từ 136 đoạn sông của 78 dòng sông có đáy sỏi (Calabrian fiumare) ở miền nam Italy, các phương trình cản dòng chảy thông thường đã được thử nghiệm để dự đoán vận tốc dòng chảy trung bình tron...... hiện toàn bộ
Chất chống cháy brom hóa trong thiết bị điện tái chế: Nghiên cứu nồng độ brom theo các loại nhựa và danh mục thiết bị bằng phương pháp phân tích huỳnh quang của tia X Dịch bởi AI
Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft - - 2020
Tóm tắtCác loại nhựa trong thiết bị điện tái chế (EAG) thường chứa các chất chống cháy brom hóa (BFR), có thể bị phát tán không mong muốn và dẫn đến những tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe. Ngoài ra, các chất BFR còn làm giảm chất lượng của các sản phẩm tái chế, trong khi mức giới hạn theo chỉ thị RoHS (1000 ppm cho mỗi loại BFR) và quy định về xử lý chấ...... hiện toàn bộ
#Chất chống cháy brom hóa #thiết bị điện tái chế #phân tích huỳnh quang tia X #hàm lượng brom #polymer ABS
Vữa phủ chống cháy siêu nhẹ cho kết cấu thép
TẠP CHÍ VẬT LIỆU & XÂY DỰNG - Số 1 - 2021
Trong lĩnh vực an toàn cháy, mỗi vật liệu đều phải được xem xét và đánh giá về tính nguy hiểm cháy, là tập hợp của các đặc tính kỹ thuật về cháy như: tính cháy, tính bắt cháy, tính lan truyền lửa trên bề mặt, mức sinh nhiệt lượng khi cháy, khả năng tạo khói và chất độc,… Để đánh giá mức nguy hiểm cháy của một vật liệu hoặc một tổ hợp các vật liệu, phải dựa vào các kết quả thử nghiệm về ứng xử với ...... hiện toàn bộ
#vữa chống cháy #vật liệu chống cháy
Vữa phủ chống cháy siêu nhẹ cho kết cấu thép
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng - Bộ Xây dựng - Số 1 - Trang - 2021
Trong lĩnh vực an toàn cháy, mỗi vật liệu đều phải được xem xét và đánh giá về tính nguy hiểm cháy, là tập hợp của các đặc tính kỹ thuật về cháy như: tính cháy, tính bắt cháy, tính lan truyền lửa trên bề mặt, mức sinh nhiệt lượng khi cháy, khả năng tạo khói và chất độc,… Để đánh giá mức nguy hiểm cháy của một vật liệu hoặc một tổ hợp các vật liệu, phải dựa vào các kết quả thử nghiệm về ứng xử với ...... hiện toàn bộ
#vữa chống cháy #vật liệu chống cháy
Nghiên cứu chế tạo sơn chống cháy kiểu trương nở trên cơ sở nhựa epoxy và các loại phụ gia chậm cháy nhằm ứng dụng cho vật liệu thép
Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ quân sự - Tập 87 - Trang 70-77 - 2023
Sử dụng sơn chống cháy kiểu trương nở là một trong những biện pháp hiệu quả để bảo vệ cấu kiện thép trong điều kiện cháy. Trong bài báo này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của các phụ gia chậm cháy TiO2, Al(OH)3 và Mg(OH)2 lên tính chất chống cháy của sơn chống cháy kiểu trương nở trên cơ sở ammonium polyphosphate (APP), melamine (MEL), pentaerythritol (PER) và nhựa epoxy. Tính chất chố...... hiện toàn bộ
#Intumescent coating; Epoxy; Fire retardant filler; Steel structure.
Tổng số: 79   
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 8

Chủ đề khác

#đầu dưới xương quay

Đầu dưới xương quay là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học

#mực nước

Mực nước là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

#bậc tự do

Bậc tự do là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

#vỏ hình trụ

Vỏ hình trụ là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

#cấu trúc giao diện

Cấu trúc giao diện là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

#phát triển kỹ năng

Phát triển kỹ năng là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

#miệng

Miệng là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

#tự lắp ghép

Tự lắp ghép là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

#phân tích thành phần

Phân tích thành phần là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học

#tính hợp lý

Tính hợp lý là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan


Xem thêm