Sơn chống cháy kết cấu thép: cấp 60–120 phút, chịu 600°C

Sơn chống cháy kết cấu thép là lớp bảo vệ bắt buộc cho nhà xưởng, kho logistics, trung tâm thương mại, chung cư cao tầng — bất kỳ công trình nào có cột, kèo, dầm thép chịu lực. Kết cấu thép mất khả năng chịu lực khi nhiệt độ đạt 500–550°C, thường chỉ sau 5–10 phút cháy tự do. Sơn chống cháy intumescent kéo dài thời gian đó lên 60, 90 hoặc 120 phút, đủ để sơ tán và cứu hỏa can thiệp. Bài viết này giải thích nguyên lý, cấp chịu lửa, định mức và quy trình chuẩn để chủ đầu tư và nhà thầu chọn đúng.

1. Nguyên lý hoạt động của sơn chống cháy intumescent

Sơn chống cháy intumescent (phồng nở) là hệ sơn 3 thành phần hoạt hoá ở nhiệt độ cao:

• Nguồn acid (APP — Ammonium Polyphosphate): Phân huỷ ở ~215°C, tạo H₃PO₄ khơi mào phản ứng.
• Nguồn carbon (Pentaerythritol): Bị este hoá bởi H₃PO₄ tạo lớp than xốp.
• Chất phồng nở (Melamine): Phân huỷ giải phóng khí N₂, NH₃ làm lớp than phồng gấp 50–100 lần độ dày ban đầu.

Lớp than xốp dày 3–8 cm cách nhiệt bằng cơ chế dẫn nhiệt kém (λ ≈ 0,05 W/m·K) và bức xạ trở lại, giữ nhiệt độ thép dưới ngưỡng tới hạn trong khoảng thời gian đã kiểm định.

2. Cấp chịu lửa R60, R90, R120 là gì?

Theo QCVN 06:2022/BXD và TCVN 9311, cấp chịu lửa của kết cấu thép được đánh giá bằng thời gian (phút) giữ được khả năng chịu lực trong đám cháy tiêu chuẩn ISO 834:

• R60 — 60 phút: nhà xưởng thấp tầng, kho hàng diện tích < 5.000m².
• R90 — 90 phút: nhà xưởng lớn, trung tâm thương mại, chung cư < 25 tầng.
• R120 — 120 phút: chung cư cao tầng > 25 tầng, bệnh viện, sân bay, hầm ngầm.

Cấp chịu lửa cụ thể do đơn vị thiết kế PCCC tính toán theo bậc chịu lửa công trình và trình cơ quan PCCC phê duyệt trước khi thi công.

3. Bảng tra độ dày màng khô (DFT) theo Hp/A

Độ dày sơn chống cháy KHÔNG cố định — phụ thuộc hệ số tiết diện Hp/A (m⁻¹) của cấu kiện thép. Cấu kiện càng mỏng (Hp/A cao) càng nóng nhanh, cần sơn dày hơn. Trích bảng tra tham khảo cho sản phẩm intumescent gốc nước:

• R60: Hp/A = 100 → DFT ~450µm; Hp/A = 200 → DFT ~650µm; Hp/A = 300 → DFT ~800µm.
• R90: Hp/A = 100 → DFT ~750µm; Hp/A = 200 → DFT ~1050µm; Hp/A = 300 → DFT ~1300µm.
• R120: Hp/A = 100 → DFT ~1200µm; Hp/A = 200 → DFT ~1650µm; Hp/A = 300 → DFT ~2000µm.

Bảng tra chính thức của từng sản phẩm phải được đính kèm Giấy kiểm định C07 – Bộ Công an. Nhà thầu tuyệt đối không tự nội suy DFT — thiếu 100µm có thể mất 15 phút cấp chịu lửa.

4. Sơn chống cháy khác sơn chịu nhiệt như thế nào?

Hai loại thường bị nhầm nhưng phục vụ mục đích hoàn toàn khác:

• Sơn chống cháy (intumescent): Bảo vệ kết cấu thép trong 60–120 phút khi cháy. Có cấp chịu lửa R60/R90/R120. Yêu cầu kiểm định PCCC. Dùng cho cột kèo dầm thép.
• Sơn chịu nhiệt (silicone gốc): Bền màu, không bong tróc ở nhiệt độ vận hành 200–600°C liên tục (ống khói, lò hơi, ống xả). Không có cấp chịu lửa. Không thay thế được sơn chống cháy.

PNA sản xuất cả hai dòng: PNA FireGuard (chống cháy R60–R120) và PNA HeatShield 600 (chịu nhiệt tới 600°C) — chọn đúng theo yêu cầu công trình.

5. Quy trình thi công chuẩn 4 bước

5.1. Vệ sinh bề mặt Sa 2.5

Phun cát/bi thép đạt cấp làm sạch Sa 2.5 theo ISO 8501-1: bề mặt sáng bạc, không gỉ, không cặn dầu. Đây là bước quyết định độ bám dính — bỏ qua sẽ khiến toàn hệ sơn bong sau 12 tháng.

5.2. Sơn lót chống gỉ 50–75µm

Dùng epoxy giàu kẽm (Zinc Rich Primer) 2 thành phần. Sơn 1 lớp, đạt DFT 50–75µm trong vòng 4 giờ sau khi phun cát để tránh gỉ lại.

5.3. Sơn chống cháy intumescent nhiều lớp

Phun airless áp lực cao, mỗi lớp DFT tối đa 400–500µm để tránh chảy võng. Đợi khô hoàn toàn (6–24h tuỳ nhiệt độ, độ ẩm) trước khi phun lớp tiếp theo. Đo DFT bằng máy chuyên dụng sau mỗi lớp; chỉ dừng khi đạt bảng tra.

5.4. Sơn phủ bảo vệ UV 40–60µm

Sơn phủ polyurethane hoặc acrylic chống UV, độ ẩm, hoá chất. Không có lớp phủ, sơn chống cháy giảm hiệu quả 30–40% sau 2–3 năm vì các chất phồng nở bị rửa trôi.

6. Chi phí và bảo hành

Đơn giá thi công trọn gói (vật tư + nhân công + máy phun) cho hệ đầy đủ 4 lớp trên kết cấu thép sạch:

• R60: 250.000 – 380.000đ/m² thép, bảo hành 5 năm.
• R90: 380.000 – 550.000đ/m² thép, bảo hành 5 năm.
• R120: 550.000 – 780.000đ/m² thép, bảo hành 5–7 năm.

Giá dao động theo Hp/A trung bình, hình học kết cấu (cột tròn dễ phun hơn dầm chữ I), điều kiện thi công (chiều cao, giàn giáo) và khối lượng đơn hàng.

7. Kết luận

Sơn chống cháy kết cấu thép là hạng mục PCCC bắt buộc, không phải tuỳ chọn. Ba yếu tố then chốt khi chọn nhà cung cấp: (1) sản phẩm có giấy kiểm định C07 – Bộ Công an, (2) bảng tra DFT được kiểm định cho đúng cấp chịu lửa cần thiết, (3) đội thi công có máy đo DFT và tuân thủ quy trình 4 bước. PNA Việt Nam cung cấp trọn gói vật tư + thi công + bảo hành 5–7 năm cho các cấp R60/R90/R120, đã áp dụng tại 200+ nhà xưởng và công trình cấp quốc gia.