Ngành công nghiệp hóa và đô thị hóa hiện nay diễn ra mạnh mẽ, yêu cầu về an toàn phòng cháy trong các công trình xây dựng hiện đại ngày càng được đặt lên hàng đầu. Không chỉ đảm bảo tính thẩm mỹ hay sự tiện nghi, các công trình dân dụng và công nghiệp ngày nay buộc phải sử dụng những vật liệu có khả năng chống cháy đạt chuẩn để giảm thiểu rủi ro. Chính vì vậy, bài viết này sẽ tập trung phân tích toàn diện về vật liệu bông thủy tinh chống cháy, cung cấp góc nhìn khoa học và khách quan dành cho kỹ sư, nhà thầu cũng như chủ đầu tư khi lựa chọn giải pháp cách nhiệt cho công trình.
Phân tích các đặc tính vật lý
Để xác định khả năng chống cháy của bông thủy tinh, cần hiểu rõ bản chất vật lý và thành phần cấu tạo của vật liệu. Bông thủy tinh được sản xuất từ cát silica, đá vôi và các khoáng chất khác được nung chảy ở nhiệt độ cao (khoảng 1400-1600°C), sau đó được kéo sợi và định hình.
Thành phần chính của bông thủy tinh là silica (SiO₂) – một hợp chất vô cơ đã trải qua quá trình nung chảy và định hình. Về bản chất, silica là vật liệu không cháy, không phản ứng với lửa trong điều kiện thông thường. Khi tiếp xúc với ngọn lửa trực tiếp, bông thủy tinh không bắt cháy, không tạo khói độc hại và không góp phần lan truyền đám cháy.
Các phòng thí nghiệm quốc tế đã xếp bông thủy tinh vào nhóm vật liệu A1 theo tiêu chuẩn EN 13501-1 – nhóm vật liệu không cháy. Điều này có nghĩa bông thủy tinh chống cháy hiệu quả, không góp phần vào sự phát triển của đám cháy ở bất kỳ giai đoạn nào, kể cả khi đám cháy đã phát triển hoàn toàn.
Khả năng chống cháy của bông thủy tinh không chỉ giới hạn ở việc không bắt lửa. Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, bông thủy tinh còn đóng vai trò như một rào cản nhiệt, làm chậm quá trình lan truyền nhiệt, từ đó kéo dài thời gian chịu lửa của kết cấu, tạo điều kiện cho việc sơ tán và dập lửa.
Độ chịu nhiệt
Được đánh giá cao nhờ khả năng chịu nhiệt ổn định, bông thủy tinh trở thành một trong những vật liệu cách nhiệt – chống cháy được sử dụng rộng rãi nhất trong xây dựng và công nghiệp. Độ chịu nhiệt chính là yếu tố quyết định phạm vi ứng dụng của vật liệu này trong các công trình yêu cầu an toàn cháy nổ.
Nhiệt độ làm việc liên tục là thông số quan trọng đầu tiên: Bông thủy tinh có thể vận hành ổn định trong 250 – 300°C mà không biến dạng hay suy giảm hiệu suất cách nhiệt, đảm bảo độ bền và hiệu quả trong thời gian dài. Bên cạnh đó, điểm nóng chảy của vật liệu dao động trong khoảng 600–700°C, tùy mật độ sợi và thành phần cụ thể. Dù mềm ra khi vượt ngưỡng này, bông thủy tinh không bắt lửa, không tạo mồi cháy.
Một ưu điểm nổi bật khác là hệ số dẫn nhiệt thấp, chỉ λ = 0.032 – 0.045 W/m.K, giúp vật liệu hạn chế tối đa sự truyền nhiệt, ngăn cháy lan sang các khu vực xung quanh. Ngay cả ở nhiệt độ cao, khi chưa đạt đến điểm nóng chảy, bông thủy tinh vẫn giữ nguyên cấu trúc, không sinh khói độc, không nhỏ giọt cháy – những đặc tính vô cùng quan trọng trong an toàn cháy nổ.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng khả năng chịu nhiệt của bông thủy tinh còn phụ thuộc vào mật độ, độ dày, quy trình sản xuất và phụ gia. Các sản phẩm cao cấp với tiêu chuẩn kỹ thuật cao sẽ có độ ổn định nhiệt vượt trội hơn so với dòng phổ thông
Khả năng chống cháy
Được đánh giá thông qua hàng loạt tiêu chuẩn kiểm định quốc tế nghiêm ngặt, khả năng chống cháy của bông thủy tinh đã được chứng minh một cách khách quan và minh bạch. Việc hiểu rõ các chứng nhận này giúp chủ đầu tư và kỹ sư lựa chọn đúng dòng sản phẩm phù hợp yêu cầu an toàn cháy của từng công trình.
Tiêu chuẩn EN 13501-1 – hệ thống phân loại phản ứng với lửa nổi tiếng của châu Âu – chính là căn cứ chính trong việc xác định mức độ chống cháy của vật liệu xây dựng. Theo tiêu chuẩn này, bông thủy tinh thường nằm trong nhóm A1 hoặc A2, tức là vật liệu không cháy hoặc gần như không cháy.
A1: Hoàn toàn không góp phần vào sự phát triển của đám cháy ở bất kỳ giai đoạn nào.
A2: Có tính chất tương tự A1, chỉ chứa một lượng rất nhỏ vật liệu hữu cơ.
Không chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế, bông thủy tinh tại Việt Nam – dù là hàng nhập khẩu hay sản xuất trong nước – đều phải tuân thủ TCVN về an toàn cháy trước khi được phép sử dụng cho công trình dân dụng và công nghiệp. Điều này đảm bảo vật liệu luôn đạt mức độ an toàn cao nhất khi đưa vào thi công thực tế.
Ứng dụng trong các công trình dân dụng và công nghiệp
Với đặc tính không cháy và khả năng cách nhiệt hiệu quả, bông thủy tinh được ứng dụng rộng rãi trong các công trình yêu cầu chống cháy cao. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu:
Vách ngăn và trần thạch cao chống cháy
Giữ vai trò then chốt trong các hệ thống vách ngăn và trần thạch cao chống cháy, bông thủy tinh chính là lớp vật liệu giúp tăng cường cách nhiệt và nâng cao khả năng chịu lửa cho toàn bộ kết cấu. Khi được kết hợp với tấm thạch cao chống cháy chuyên dụng, hệ thống này có thể đạt khả năng chịu lửa từ 60 đến 120 phút, tùy thuộc cấu tạo chi tiết và tiêu chuẩn thiết kế của công trình.
Một cấu tạo vách ngăn chống cháy điển hình thường bao gồm:
Khung xương thép mạ kẽm làm bộ khung chịu lực chính.
Lớp bông thủy tinh dày 50 – 100mm được bố trí giữa hai mặt khung để tăng cường cách nhiệt, giảm truyền nhiệt và hạn chế cháy lan.
Hai lớp tấm thạch cao chống cháy ở mỗi bên (tổng cộng 4 lớp), tạo lớp bảo vệ bề mặt và hoàn thiện khả năng chịu lửa của hệ thống.
Nhờ sự kết hợp đồng bộ giữa bông thủy tinh và thạch cao chống cháy, hệ thống vách – trần không chỉ đáp ứng các yêu cầu về an toàn cháy nổ mà còn mang lại hiệu quả cách âm, cách nhiệt vượt trội cho công trình hiện đại.
Mái tôn cách nhiệt cho kho xưởng, nhà máy sản xuất
Được ứng dụng rộng rãi trong các công trình công nghiệp, bông thủy tinh giữ vai trò quan trọng khi được sử dụng làm lớp cách nhiệt cho hệ mái tôn của kho hàng và nhà xưởng sản xuất. Không chỉ giúp ổn định và điều hòa nhiệt độ bên trong công trình, lớp bông này còn tạo ra hàng rào cách nhiệt chống cháy, góp phần ngăn chặn sự lan rộng của đám cháy khi xảy ra sự cố.
Một hệ mái tôn cách nhiệt – chống cháy tiêu chuẩn thường được cấu tạo bởi:
Lớp tôn mạ màu phía trên đảm bảo độ bền và khả năng chống ăn mòn.
Lớp bông thủy tinh phủ bạc hoặc không phủ đóng vai trò cách nhiệt, chống cháy và hạn chế truyền nhiệt xuống không gian bên dưới.
Lớp tôn mạ kẽm hoặc tôn lạnh phía dưới tạo bề mặt hoàn thiện, tăng độ cứng và bảo vệ toàn bộ kết cấu.
Nhờ khả năng cách nhiệt – chống cháy vượt trội, bông thủy tinh trong hệ mái tôn công nghiệp trở thành giải pháp tối ưu cho các công trình đòi hỏi ngưỡng an toàn cao, giúp tăng tuổi thọ công trình và đảm bảo môi trường làm việc ổn định, an toàn.
Hệ thống HVAC
Giữ vai trò then chốt trong các hệ thống điều hòa không khí và thông gió (HVAC), bông thủy tinh dạng ống hoặc dạng tấm được sử dụng để bọc cách nhiệt cho đường ống dẫn. Nhờ đặc tính không cháy, vật liệu này giúp ngăn chặn sự lan truyền của lửa và khói qua hệ thống ống dẫn – vốn là một trong những con đường lan cháy nguy hiểm nhất trong các tòa nhà cao tầng và công trình quy mô lớn.
Để đảm bảo hiệu quả cách nhiệt – chống cháy tối ưu, bông thủy tinh dùng cho hệ thống HVAC cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật quan trọng sau:
Độ dày lớp bông: 25 – 50mm tùy theo đường kính ống và yêu cầu cách nhiệt.
Mật độ: 24 – 48 kg/m³ nhằm đảm bảo độ bền nén và khả năng chịu nhiệt ổn định.
Lớp phủ ngoài: Nhôm, PVC hoặc vải thủy tinh giúp tăng độ bền, chống ẩm và hạn chế bụi sợi phát tán.
Với khả năng chống cháy – cách nhiệt vượt trội, bông thủy tinh trở thành giải pháp quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống HVAC, góp phần đảm bảo an toàn cháy nổ cho toàn bộ công trình.
Bảng so Sánh Khả Năng Chống Cháy Các Vật Liệu
| Vật liệu | Khả năng cháy | Nhiệt độ chịu được | Khả năng chống cháy |
| Bông thủy tinh | Không cháy | 450°C | Đạt tiêu chuẩn A1/A2 theo EN 13501-1 |
| Bông khoáng Rockwool | Không cháy | 650 °C | Đạt tiêu chuẩn A1 theo EN 13501-1 |
| Xốp PE, PU | Có cháy | <120°C | Không đạt tiêu chuẩn chống cháy, dễ cháy lan |
| Mút foam chống ồn | Có cháy | <100°C | Phát sinh khói độc khi cháy |
Rõ ràng nhất qua các bảng so sánh, bông thủy tinh và bông khoáng (Rockwool) đều thuộc nhóm vật liệu cách nhiệt có khả năng chống cháy vượt trội, vượt xa các vật liệu gốc polymer như xốp PE, PU hay mút foam vốn dễ bắt lửa và sinh khói độc khi cháy. Tuy nhiên, nổi bật hơn về ngưỡng chịu nhiệt chính là bông khoáng – vật liệu có thể chịu được mức nhiệt cực cao, phù hợp với các ứng dụng đặc thù như lò đốt, ống khói và các hệ thống công nghiệp nhiệt năng.
Ưu thế lại thuộc về bông thủy tinh khi xét đến trọng lượng nhẹ, dễ thi công và chi phí thấp hơn. Đây là lý do bông thủy tinh thường được ưu tiên trong nhà ở dân dụng, công trình thương mại và hệ thống HVAC, nơi yêu cầu cách nhiệt – cách âm cao nhưng không cần chịu nhiệt cực đoan.
Vì vậy, sự lựa chọn giữa hai vật liệu cần dựa trên yêu cầu kỹ thuật cụ thể của từng công trình: ưu tiên chịu nhiệt cực cao thì chọn bông khoáng, còn tối ưu chi phí – thi công nhanh – trọng lượng nhẹ thì bông thủy tinh là lựa chọn phù hợp hơn.
Các lưu ý khi thi công bông thủy tinh trong hệ thống chống cháy
Để phát huy tối đa khả năng chống cháy của bông thủy tinh, việc thi công đúng kỹ thuật đóng vai trò quan trọng. Dưới đây là những lưu ý kỹ thuật cần tuân thủ:
Để phát huy tối đa khả năng chống cháy của bông thủy tinh, việc thi công đúng kỹ thuật và lựa chọn cấu tạo phù hợp là yếu tố quyết định. Kết hợp với vật liệu hoàn thiện không cháy luôn là yêu cầu hàng đầu: Các vật liệu như tấm thạch cao chống cháy (DF/F – EN 520), tấm xi măng sợi, tôn mạ kẽm hoặc tôn PU phủ bạc tạo nên một hệ thống chống cháy đồng bộ, giúp nâng cao đáng kể khả năng chịu lửa của toàn bộ kết cấu.
Không để lộ sợi bông thủy tinh trực tiếp cũng là nguyên tắc quan trọng. Khi gặp lửa mạnh, các sợi có thể bị bung ra, làm giảm hiệu quả cách nhiệt – chống cháy. Vì vậy, bông thủy tinh phải luôn được bao bọc bởi lớp vật liệu hoàn thiện để duy trì hiệu suất ổn định.
Đảm bảo độ kín khít khi lắp đặt là yêu cầu tiếp theo. Các khe hở và mối nối chính là điểm yếu của hệ thống cách nhiệt, dễ tạo đường dẫn cho nhiệt và lửa lan truyền. Bông thủy tinh cần được lắp đặt sát khít, không để lại khoảng trống giữa các tấm hoặc cuộn.
Lựa chọn loại bông thủy tinh phù hợp với yêu cầu công trình là bước không thể bỏ qua. Đối với các dự án có yêu cầu chống cháy cao như kho hàng, nhà xưởng sản xuất, nhà cao tầng, vật liệu sử dụng phải có:
- Chứng nhận chống cháy rõ ràng (EN 13501 – 1, ASTM E84).
- Mật độ phù hợp, thường từ 16 – 48 kg/m³ tùy ứng dụng.
- Độ dày đạt chuẩn để đáp ứng khả năng chịu lửa theo thiết kế.
Thi công đúng – chọn vật liệu đúng – kết cấu đúng chính là ba yếu tố bảo đảm hệ thống sử dụng bông thủy tinh đạt hiệu quả chống cháy bền vững và an toàn tuyệt đối cho công trình.
Tổng kết
Bông thủy tinh là vật liệu cách nhiệt – chống cháy có cơ sở khoa học rõ ràng, với bản chất vô cơ không cháy, khả năng chịu nhiệt ổn định và hệ số dẫn nhiệt thấp. Nhờ đáp ứng các tiêu chuẩn chống cháy, vật liệu này được ứng dụng rộng rãi trong vách ngăn, trần chống cháy, mái tôn công nghiệp và hệ thống HVAC, góp phần hạn chế cháy lan và nâng cao mức độ an toàn cho công trình.
Tuy nhiên, để phát huy tối đa hiệu quả chống cháy, bông thủy tinh cần được lựa chọn đúng chủng loại, thi công đúng kỹ thuật và kết hợp với hệ vật liệu hoàn thiện không cháy. Khi được thiết kế và lắp đặt đúng tiêu chuẩn, bông thủy tinh không chỉ đảm bảo an toàn phòng cháy mà còn mang lại hiệu quả cách nhiệt, cách âm và giá trị sử dụng lâu dài cho công trình.