Vật liệu cách nhiệt chống cháy: Phân loại & Hướng dẫn cách chọn

1. Sự thật cần biết: Rất khó tìm được vật liệu vừa cách nhiệt tốt vừa chống cháy tốt

Các vật liệu cách nhiệt hiệu quả như XPS, EPS hay spray foam sở hữu cấu trúc xốp với nhiều khoang khí giúp hạn chế truyền nhiệt, nhưng chính đặc điểm này cũng khiến chúng dễ bắt cháy hoặc cháy lan nếu không được bảo vệ đúng cách.

Ngược lại, những vật liệu chống cháy tốt như bê tông, gạch hay xi măng có thành phần vô cơ bền nhiệt, khó cháy nhưng lại dẫn nhiệt tương đối cao nên khả năng cách nhiệt không thực sự hiệu quả.

Thay vì cố gắng tìm kiếm một loại vật liệu hoàn hảo đáp ứng cả hai tiêu chí, giải pháp được áp dụng phổ biến trong thực tế là thiết kế hệ thống nhiều lớp. Trong đó, lớp vật liệu cách nhiệt được bố trí bên trong khoang tường hoặc mái để giảm truyền nhiệt, còn lớp ngoài sử dụng vật liệu chống cháy nhằm bảo vệ kết cấu và ngăn ngọn lửa lan rộng khi xảy ra sự cố.

Một số vật liệu khoáng vô cơ là ngoại lệ hiếm hoi khi vừa có khả năng cách nhiệt vừa chống cháy tương đối tốt như bông khoáng, Calcium silicate, tấm MgO (Magnesium Oxide Board).

Image

Nên kết hợp nhiều vật liệu phù hợp để cân bằng giữa cách nhiệt và chống cháy để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho công trình

Khi đánh giá vật liệu cách nhiệt chống cháy, cần hiểu rõ các chỉ số kỹ thuật quan trọng:

1 - Khả năng cách nhiệt: Được đo bằng R-value, thể hiện mức độ cản trở truyền nhiệt qua vật liệu. Chỉ số R càng cao thì khả năng cách nhiệt càng tốt. Đối với tường dân dụng, mức tối thiểu thường được khuyến nghị là R-13.

2 - Khả năng chống cháy thường được đánh giá thông qua:

• FSI (Flame Spread Index): Chỉ số đánh giá mức độ lan truyền của ngọn lửa trên bề mặt vật liệu khi xảy ra hỏa hoạn. Chỉ số này càng thấp thì vật liệu càng khó bắt lửa và càng làm chậm quá trình cháy lan. Theo tiêu chuẩn phổ biến, Class A là cấp chống cháy cao nhất với FSI từ 0 - 25, Class B có FSI từ 26 - 75, còn Class C nằm trong khoảng 76 - 200.
• FRR (Fire Resistance Rating): Cho biết hệ thống có thể chịu lửa trong bao lâu trước khi mất khả năng chịu lực hoặc sụp đổ, được ký hiệu theo thời gian như F30, F60, F90 hoặc F120.

Lưu ý: FRR chỉ áp dụng cho toàn bộ hệ thống lắp đặt hoàn chỉnh chứ không áp dụng cho một tấm vật liệu riêng lẻ. Ví dụ, một tấm xi măng dù có khả năng chống cháy tốt nhưng chưa thể được xem là một vách F60 nếu không được thi công đúng cấu tạo và đúng quy chuẩn của hệ thống chống cháy.

2. Top 3 vật liệu vừa cách nhiệt, vừa chống cháy

Dưới đây là những vật liệu cách nhiệt chống cháy được sử dụng phổ biến hiện nay, nổi bật với khả năng hạn chế truyền nhiệt, chống cháy hiệu quả và đáp ứng tốt các yêu cầu về an toàn trong xây dựng.

2.1. Bông khoáng

Bông khoáng (Rockwool hay Stone Wool) là một trong những vật liệu cách nhiệt chống cháy có khả năng cân bằng tốt giữa hiệu suất cách nhiệt và an toàn cháy nổ. Vật liệu này được sản xuất bằng cách nung chảy đá bazan và một số loại khoáng chất tự nhiên ở nhiệt độ rất cao, sau đó kéo thành các sợi mảnh liên kết với nhau để tạo thành tấm hoặc cuộn bông.

Cấu trúc sợi đan xen cùng hàng triệu túi khí li ti bên trong giúp bông khoáng hạn chế quá trình truyền nhiệt. Đồng thời, vì có thành phần hoàn toàn vô cơ nên bông khoáng không bắt lửa, không duy trì sự cháy và không tạo khói độc khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Ngoài khả năng cách nhiệt và chống cháy, bông khoáng còn hấp thụ âm thanh hiệu quả nhờ cấu trúc sợi xốp, góp phần cải thiện khả năng cách âm cho công trình.

• R-value: Khoảng R-3.0 đến R-4.3/inch.
• Phân loại chống cháy: Không cháy, thường đạt Class A hoặc vật liệu không cháy theo các tiêu chuẩn quốc tế.
• FRR: Khi kết hợp trong hệ vách hoặc hệ trần đạt chuẩn, có thể tạo thành các cấu kiện đạt F60, F90 hoặc F120 tùy cấu tạo và kết quả thử nghiệm.
• Ưu điểm: Cách nhiệt tốt, ổn định lâu dài, không cháy, chịu nhiệt lên đến trên 1.000°C, hấp thụ âm thanh hiệu quả, cải thiện khả năng cách âm, không bị co ngót hay mất hiệu suất khi gặp nhiệt độ cao.
• Nhược điểm: Giá thành cao hơn bông thủy tinh hoặc EPS, hiệu quả phụ thuộc vào việc thi công kín khít trong khoang tường hoặc mái.
• Ứng dụng: Vách ngăn chống cháy, mái và tường nhà xưởng, phòng kỹ thuật, phòng máy, công trình yêu cầu đồng thời cách nhiệt và cách âm.

Image

Bông khoáng là vật liệu có hiệu quả cách nhiệt cao, đồng thời hỗ trợ chống cháy (Nguồn: Internet)

Để tối ưu cả tiêu chí chống cháy và cách nhiệt, gia chủ có thể sử dụng hệ vách kết hợp bông khoáng và tấm xi măng DURAflex Low Carbon ở hai mặt ngoài, giúp hệ thống đạt hiệu quả về chống cháy cao mà vẫn cách nhiệt tốt, phù hợp cho nhà ở, văn phòng và nhà xưởng. Image   XEM SẢN PHẨM

2.2. Tấm Calcium Silicate

Tấm Calcium Silicate là vật liệu xây dựng vô cơ được sản xuất từ các thành phần chính như xi măng, silica và sợi gia cường, sau đó trải qua quá trình chưng áp để tạo nên kết cấu ổn định và bền chắc. Nhờ khả năng chịu nhiệt cao và không bắt lửa, loại vật liệu này thường được sử dụng tại những khu vực yêu cầu tiêu chuẩn phòng cháy chữa cháy nghiêm ngặt.

Tấm Calcium Silicate còn sở hữu cấu trúc vi xốp giúp hạn chế sự truyền nhiệt qua bề mặt vật liệu. Mặc dù hiệu quả cách nhiệt không cao bằng các vật liệu chuyên dụng, đây vẫn là lựa chọn phù hợp cho các công trình cần cân bằng giữa khả năng chịu lửa và hiệu suất cách nhiệt. Vật liệu còn có ưu điểm chống ẩm, chống mối mọt và ít bị biến dạng.

• R-value: Thường khoảng R-0,5 đến R-1,1/inch, thấp hơn bông khoáng nhưng cao hơn bê tông đặc.
• Phân loại chống cháy: Class A.
• FRR: Khi sử dụng trong hệ vách, trần hoặc bao che đúng cấu tạo có thể đáp ứng các cấp F60 đến F120 tùy thiết kế.
• Ưu điểm: Không cháy và chịu nhiệt rất tốt, độ ổn định kích thước cao khi gặp nhiệt, kháng ẩm và chống mối mọt, bề mặt cứng, phù hợp làm tấm ốp hoặc vách kỹ thuật.
• Nhược điểm: Khả năng cách nhiệt không cao bằng bông khoáng, khối lượng lớn hơn một số vật liệu nhẹ khác.
• Ứng dụng: Vách chống cháy, trần kỹ thuật, phòng điện, buồng thang thoát hiểm và các khu vực cần bảo vệ kết cấu trước hỏa hoạn.

Image

2.3. Tấm MgO Board

MgO Board (Magnesium Oxide Board) có thành phần chính là oxit magie (MgO) kết hợp cùng các phụ gia khoáng khác để tạo nên vật liệu có độ cứng cao và khả năng chịu nhiệt tốt. MgO Board ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các hệ tường, trần và sàn nhờ đáp ứng đồng thời nhiều yêu cầu về an toàn và độ bền của công trình.

Điểm nổi bật của tấm MgO là khả năng chống cháy vượt trội do thành phần vô cơ không duy trì sự cháy và có thể chịu được nhiệt độ cao trong thời gian dài. Đồng thời, cấu trúc của vật liệu cũng góp phần giảm truyền nhiệt, hỗ trợ cải thiện hiệu quả cách nhiệt cho công trình khi kết hợp với các lớp vật liệu khác. Tuy nhiên, chất lượng của sản phẩm trên thị trường có thể khác nhau nên cần lựa chọn nhà cung cấp uy tín để đảm bảo hiệu quả sử dụng lâu dài.

• R-value: Khoảng R-0,6 đến R-0,8/inch tùy thành phần và độ dày.
• Phân loại chống cháy: Class A.
• FRR: Có thể tham gia vào các hệ vách đạt F60–F120 nếu được thiết kế và thử nghiệm đồng bộ.
• Ưu điểm: Không cháy và hạn chế lan truyền ngọn lửa, chống ẩm, chống nấm mốc tốt, trọng lượng nhẹ hơn nhiều hệ vật liệu xây truyền thống, thi công tương đối nhanh.
• Nhược điểm: Chất lượng giữa các nhà sản xuất có thể khác nhau đáng kể. Một số sản phẩm kém chất lượng có nguy cơ phát sinh vấn đề về độ bền trong môi trường ẩm.
• Ứng dụng: Tường ngăn, trần, sàn nhẹ, nhà lắp ghép, công trình thương mại và khu vực yêu cầu vật liệu không cháy kết hợp trọng lượng nhẹ.

Image

Tấm MgO đáp ứng yêu cầu chống cháy và cách nhiệt cho công trình (Nguồn: Internet)

3. Hướng dẫn lắp đặt hệ thống cách nhiệt, chống cháy tối ưu cho từng vị trí

Trên thực tế, hiệu quả cách nhiệt và khả năng chịu lửa của công trình phụ thuộc rất lớn vào cách thiết kế và lắp đặt cả hệ thống, bao gồm lớp hoàn thiện, vật liệu lõi, khung kết cấu và phương pháp thi công. Dưới đây là một số hệ thống được khuyến nghị phù hợp cho từng hạng mục của công trình.

3.1. Hệ vách ngăn cách nhiệt chống cháy tối ưu

Đối với vách ngăn nội thất hoặc vách phân chia giữa các khu vực trong nhà xưởng, văn phòng và nhà ở, giải pháp hiệu quả là kết hợp lớp vật liệu không cháy ở hai mặt với lớp cách nhiệt đặt bên trong khoang vách.

Cấu trúc tham khảo gồm:

• Tấm xi măng DURAflex Low Carbon 6mm ở mặt ngoài
• Hệ khung thép bố trí so le để giảm cầu nhiệt.
• Lớp bông khoáng dày 75 mm đặt trong khoang vách, đạt khoảng R-9.
• Tấm xi măng DURAflex Low Carbon 6mm ở mặt trong

Với cấu tạo này, toàn bộ hệ thống có thể đạt:

• Tổng R-value: khoảng R-10 đến R-11.
• Phân loại chống cháy: Class A.
• Khả năng chịu lửa (FRR): khoảng F60 khi được thi công theo đúng cấu tạo.

So với tường gạch truyền thống, hệ vách sử dụng tấm xi măng và bông khoáng mang lại nhiều lợi thế:

• Trọng lượng nhẹ hơn khoảng 70%, giúp giảm tải trọng lên móng và kết cấu.
• Mỏng hơn từ 6 - 8 cm, tăng diện tích sử dụng bên trong công trình.
• Khả năng cách nhiệt cao hơn khoảng 3 - 4 lần nhờ lớp bông khoáng và cấu tạo nhiều lớp.
• Đạt Class A về chống cháy, tương đương nhiều giải pháp tường đặc nhưng thi công nhanh và linh hoạt hơn.

Đây là giải pháp phù hợp cho nhà phố, căn hộ cải tạo, văn phòng, khách sạn, trường học và đặc biệt là nhà xưởng cần đồng thời đáp ứng yêu cầu cách nhiệt, chống cháy và cách âm.

Image

Giải pháp làm vách ngăn chống cháy cùng lớp bông khoáng cách nhiệt

3.2. Hệ mái cách nhiệt chống cháy

Mái là khu vực chịu tác động trực tiếp từ bức xạ mặt trời, khiến ngôi nhà trở nên oi bức. Nhà mái tôn hay mái bằng thường có khả năng hấp thụ nhiệt cao nên cần áp dụng một số giải pháp thi công giúp giảm nóng như:

1 - Đối với mái tôn: Mái tôn là loại mái có khả năng hấp thụ nhiệt rất nhanh do bề mặt kim loại tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời. Vào những ngày nắng gắt, nhiệt độ bề mặt tôn có thể lên tới 60 - 70°C hoặc cao hơn. Giải pháp thi công phổ biến là kết hợp nhiều lớp vật liệu để tận dụng ưu điểm của từng thành phần:

• Lớp tấm phản nhiệt phía trên giúp giảm lượng nhiệt bức xạ hấp thụ.
• Lớp bông khoáng dày 50 mm bên dưới với khả năng cách nhiệt khoảng R-6.
• Tấm xi măng DURAflex Low Carbon 12 - 20mm lót dưới cùng đóng vai trò lớp hoàn thiện và lớp bảo vệ không cháy.

Sự kết hợp này giúp giảm đáng kể lượng nhiệt truyền xuống không gian bên dưới, đồng thời tăng khả năng chống cháy cho toàn bộ hệ mái.

Image

Giải pháp cách nhiệt cho nhà mái tôn (Nguồn: Internet)

2 - Đối với mái bằng bê tông: Khác với mái tôn, mái bằng bê tông không truyền nhiệt nhanh nhưng lại có khả năng hấp thụ và tích trữ lượng nhiệt rất lớn nhờ khối lượng vật liệu dày và nặng. Dưới tác động của ánh nắng liên tục, lớp bê tông sẽ nóng dần lên trong suốt cả ngày, sau đó tiếp tục tỏa nhiệt xuống không gian bên dưới ngay cả khi mặt trời đã lặn.

Đối với mái bằng bê tông, giải pháp cách nhiệt và chống cháy có thể được thiết kế:

• Lớp XPS dày 75 mm có khả năng cách nhiệt khoảng R-15.
• Lớp chống thấm bảo vệ.
• Lớp phủ hoàn thiện hoặc lớp bê tông bảo vệ đạt Class A.

Một điểm cần lưu ý là XPS vốn là vật liệu hữu cơ và có khả năng cháy, nhưng khi được che phủ hoàn toàn bằng lớp bê tông hoặc xi măng phía trên thì nguy cơ tiếp xúc trực tiếp với lửa được giảm đáng kể. Điều này khác với trường hợp sử dụng XPS trong các khoang vách kín nhưng không có lớp bảo vệ chống cháy, vốn có thể làm tăng rủi ro khi xảy ra hỏa hoạn.

Image

Nhà mái bằng hiện đại nhưng cần lựa chọn hệ vật liệu cho mái phù hợp (Nguồn: Internet)

3.3. Hệ tường ngoại thất hướng Tây

Tường hướng Tây thường phải chịu cường độ bức xạ mặt trời mạnh, khiến nhiệt lượng truyền vào bên trong công trình tăng cao. Vì vậy, mục tiêu khi thiết kế hệ tường này là vừa đạt R-value từ R-13 trở lên, vừa đảm bảo lớp ngoài đạt Class A để nâng cao khả năng chống cháy và độ bền trước tác động của môi trường.

Chủ công trình có thể tham khảo hệ tường ngoại thất với những vật liệu cách nhiệt chống cháy gồm:

• Tấm xi măng DURAflex dày 6 - 10mm làm lớp ốp bên ngoài, đạt Class A và tạo khoảng cách với kết cấu chính.
• Khoang không khí dày khoảng 50mm, mang lại hiệu quả cách nhiệt khoảng R-1.
• Lớp bông khoáng hoặc XPS đặt trong hệ tường với khả năng cách nhiệt từ R-9 đến R-12, tùy độ dày sử dụng.

Việc tạo khoang không khí phía sau lớp ốp không chỉ giúp giảm truyền nhiệt trực tiếp mà còn hỗ trợ lưu thông không khí, hạn chế tích tụ nhiệt trên bề mặt tường. Khi kết hợp cùng tấm xi măng DURAflex ốp ngoài, hệ thống có thể bổ sung thêm khoảng R-2 cho tổng thể kết cấu và tăng hiệu quả phản xạ bức xạ nhiệt từ môi trường bên ngoài.

Nhờ cấu tạo nhiều lớp này, công trình có thể giảm đáng kể lượng nhiệt hấp thụ vào ban ngày, cải thiện sự ổn định nhiệt độ trong nhà và giảm chi phí vận hành hệ thống điều hòa, đồng thời vẫn duy trì khả năng chống cháy theo yêu cầu của các công trình hiện đại.

Image

Nhà hướng Tây cần có giải pháp tường ngoại thất cách nhiệt hiệu quả (Nguồn: Internet)

Không có một loại vật liệu cách nhiệt chống cháy nào hoàn hảo cho mọi công trình. Giải pháp hiệu quả nhất là lựa chọn đúng vật liệu và thiết kế hệ thống phù hợp với từng vị trí như vách ngăn, mái hay tường ngoại thất. Nếu được tính toán và thi công đúng kỹ thuật, hệ thống này có thể đáp ứng đồng thời các yêu cầu về cách nhiệt, chống cháy, cách âm và độ bền lâu dài, mang lại giá trị tối ưu cho cả nhà ở dân dụng lẫn công trình công nghiệp.

Chọn ngay tấm xi măng sợi DURAflex Low Carbon, giải pháp xây dựng bền vững với khả năng cách nhiệt, chống cháy.