Trong bối cảnh các tiêu chuẩn an toàn phòng cháy chữa cháy ngày càng được siết chặt, đặc biệt đối với nhà xưởng công nghiệp, trung tâm thương mại và các công trình cao tầng, việc làm chủ công nghệ vật liệu chống cháy trở thành yêu cầu cấp thiết. Tại Hải Phòng, một nhiệm vụ nghiên cứu do doanh nghiệp tư nhân triển khai đã bước đầu mang lại những kết quả đáng chú ý, không chỉ góp phần giải bài toán kỹ thuật trong xây dựng mà còn mở ra hướng phát triển cho ngành vật liệu chống cháy trong nước.

Chủ động công nghệ sơn chống cháy cho kết cấu thép

Kết cấu thép ngày càng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng nhờ ưu điểm về độ bền, khả năng chịu lực cao, tính linh hoạt trong thiết kế và thời gian thi công nhanh. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của thép là khả năng chịu nhiệt kém khi xảy ra hỏa hoạn. Ở nhiệt độ từ 500 – 600°C, thép có thể mất tới 50% khả năng chịu lực, làm gia tăng nguy cơ sập đổ công trình.

Để khắc phục hạn chế này, giải pháp sử dụng sơn chống cháy – đặc biệt là sơn phồng nở – đã trở thành tiêu chuẩn bắt buộc trong nhiều công trình hiện đại. Tuy nhiên, tại Việt Nam, phần lớn các sản phẩm sơn chống cháy vẫn phụ thuộc vào nhập khẩu, dẫn đến chi phí cao và chưa thực sự phù hợp với điều kiện khí hậu, môi trường trong nước.

Xuất phát từ thực tiễn đó, Công ty cổ phần Vật liệu chống cháy TTV đã triển khai nhiệm vụ nghiên cứu: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất sơn chống cháy hệ dung môi bảo vệ kết cấu thép đáp ứng tiêu chuẩn an toàn phòng cháy chữa cháy cho các công trình xây dựng”. Đây là nhiệm vụ do doanh nghiệp tự đầu tư, không sử dụng ngân sách nhà nước, và được đánh giá nghiệm thu tại Sở Khoa học và Công nghệ Hải Phòng.

Hội đồng đánh giá do Vũ Ngọc Toán, chuyên gia trong lĩnh vực vật liệu và hóa học, làm Chủ tịch, đã ghi nhận nhiều kết quả tích cực của đề tài.

Cơ chế phồng nở – “lá chắn” bảo vệ trước hỏa hoạn

Điểm cốt lõi của nghiên cứu nằm ở việc phát triển hệ sơn chống cháy phồng nở (intumescent coating). Đây là loại vật liệu có khả năng biến đổi cấu trúc khi gặp nhiệt độ cao, tạo thành lớp bọt cách nhiệt dày, giúp làm chậm quá trình truyền nhiệt vào kết cấu thép.

Hệ vật liệu được xây dựng trên ba nhóm thành phần chính:

Tác nhân tạo axit: amoni polyphotphat (APP), ure photphat, melamin photphat, diamoni photphat

Tác nhân cacbon hóa: tripentaerythritol, đường, tinh bột

Tác nhân tạo khí: melamine

Bên cạnh đó là hệ chất tạo màng như epoxy, acrylic, cao su clo hóa cùng các phụ gia tăng cường như graphit trương nở, Mg(OH)₂ nano, zeolit 4A và các chất độn vô cơ.

Khi xảy ra cháy, các thành phần này phản ứng tạo ra lớp than xốp dạng tổ ong. Lớp này đóng vai trò như một “lá chắn” kép:

Cách nhiệt, hạn chế truyền nhiệt vào thép

Ngăn oxy tiếp xúc với bề mặt vật liệu

Nhờ đó, thời gian chịu lửa của kết cấu được kéo dài, tạo điều kiện cho công tác cứu hộ và thoát nạn.

Tối ưu công thức – chìa khóa của hiệu quả

Một trong những kết quả nổi bật của nghiên cứu là xác định được tỷ lệ tối ưu của hệ phồng nở:

APP: 39%

PER: 12%

MEL: 14%

Với công thức này, vật liệu đạt độ phồng nở tối đa lên tới 47,84 lần sau khi nung – một con số cho thấy khả năng tạo lớp cách nhiệt rất hiệu quả.

Không chỉ vậy, lớp than tạo thành còn có độ bền cơ học tốt, với lực nén đạt từ 7,4N đến 9,2N ở các mức biến dạng khác nhau. Điều này đảm bảo lớp bảo vệ không bị phá vỡ trong điều kiện nhiệt độ cao.

Nghiên cứu cũng chỉ ra mối quan hệ quan trọng giữa khối lượng phân tử của chất kết dính và khả năng phồng nở. Khi khối lượng phân tử tăng, độ phồng nở cũng tăng, đạt cực đại ở mức 180.000 g/mol với độ phồng lên tới 53 lần.

Ngoài ra, việc bổ sung các khoáng chất như talc và sericite giúp:

Tăng khả năng chống cháy

Cải thiện độ ổn định của lớp phủ

Tăng khả năng chịu môi trường khắc nghiệt

Làm chủ quy trình công nghệ và dữ liệu ứng dụng

Không dừng lại ở nghiên cứu vật liệu, nhóm thực hiện đã xây dựng thành công quy trình sản xuất sơn chống cháy mang tên MTV, cùng với bộ dữ liệu kỹ thuật về chiều dày lớp sơn cần thiết cho từng loại kết cấu thép.

Đây là yếu tố có ý nghĩa thực tiễn cao. Trong thực tế, hiệu quả chống cháy không chỉ phụ thuộc vào chất lượng sơn mà còn phụ thuộc vào:

Độ dày lớp phủ

Điều kiện thi công

Loại kết cấu (hở hoặc kín)

Một kỹ sư xây dựng tại Hải Phòng chia sẻ: “Trước đây, chúng tôi thường phải tham khảo tiêu chuẩn nước ngoài, nhiều khi không phù hợp với điều kiện thực tế. Nếu có bộ dữ liệu nội địa hóa như vậy, việc thiết kế và thi công sẽ thuận lợi hơn rất nhiều.”

Góc nhìn từ doanh nghiệp và người sử dụng

Từ phía doanh nghiệp, chi phí luôn là yếu tố quan trọng. Anh Nguyễn Văn Hùng – chủ một xưởng cơ khí tại Hải Phòng – cho biết: “Hiện nay sơn chống cháy chủ yếu là hàng nhập khẩu, giá khá cao. Nếu có sản phẩm trong nước với chất lượng tương đương nhưng chi phí hợp lý hơn thì doanh nghiệp nhỏ như chúng tôi sẽ dễ tiếp cận hơn.”

Trong khi đó, người dân – đối tượng trực tiếp hưởng lợi từ các giải pháp an toàn – cũng đặc biệt quan tâm đến vấn đề này.

Chị Lê Thu Trang, cư dân một khu chung cư mới, chia sẻ: “Chúng tôi không nhìn thấy lớp sơn chống cháy, nhưng đó lại là yếu tố quyết định an toàn khi có sự cố. Tôi ủng hộ việc nghiên cứu trong nước, miễn là đảm bảo tiêu chuẩn.”

Tiềm năng lớn nhưng cần hoàn thiện

Theo đánh giá của PGS.TS. Vũ Ngọc Toán, đề tài đã đạt được nhiều kết quả đáng ghi nhận, đặc biệt trong việc làm chủ công thức và quy trình sản xuất.

Tuy nhiên, để tiến tới thương mại hóa rộng rãi, cần tiếp tục:

Chuẩn hóa quy trình sản xuất

Hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật

Thử nghiệm thực tế trên công trình

Đánh giá tuổi thọ và độ bền lâu dài

Đây là những bước quan trọng để sản phẩm có thể đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và cạnh tranh trên thị trường.

Vai trò của doanh nghiệp tư nhân trong khoa học công nghệ

Đại diện Sở Khoa học và Công nghệ Hải Phòng đánh giá cao việc doanh nghiệp chủ động đầu tư nghiên cứu mà không sử dụng ngân sách nhà nước.

Đây được xem là xu hướng tích cực, thể hiện vai trò ngày càng rõ nét của khu vực tư nhân trong hoạt động khoa học và công nghệ, góp phần thúc đẩy đổi mới sáng tạo và thương mại hóa kết quả nghiên cứu.

Mở ra hướng đi cho ngành vật liệu chống cháy Việt Nam

Nghiên cứu này không chỉ dừng lại ở một sản phẩm cụ thể mà còn đặt nền móng cho việc phát triển ngành vật liệu chống cháy trong nước.

Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh và nhu cầu xây dựng ngày càng tăng, việc làm chủ công nghệ sẽ mang lại nhiều lợi ích:

Giảm phụ thuộc vào nhập khẩu

Tiết kiệm chi phí

Nâng cao năng lực cạnh tranh

Tăng tính chủ động trong tiêu chuẩn kỹ thuật

Quan trọng hơn, đây là giải pháp góp phần đảm bảo an toàn cho con người – mục tiêu cao nhất của mọi công nghệ trong lĩnh vực xây dựng.

Từ phòng thí nghiệm đến ứng dụng thực tế là một hành trình dài, đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa nhà khoa học, doanh nghiệp và cơ quan quản lý.

Với những kết quả bước đầu, nhiệm vụ nghiên cứu sơn chống cháy của Công ty cổ phần Vật liệu chống cháy TTV đã cho thấy tiềm năng rõ rệt. Nếu tiếp tục được hoàn thiện và thương mại hóa thành công, đây sẽ là một bước tiến quan trọng trong việc nội địa hóa các giải pháp an toàn cháy nổ.

Trong bối cảnh các tiêu chuẩn xây dựng ngày càng tiệm cận quốc tế, những sản phẩm “Make in Vietnam” như vậy không chỉ phục vụ thị trường trong nước mà còn có thể vươn ra khu vực, góp phần nâng tầm ngành vật liệu xây dựng Việt Nam trên bản đồ thế giới.

Nguồn: Tổng hợp