塗装:Các loại vật liệu bao phủ lên bề mặt thép

Loạt bài về mạ kẽm của Quyền rất hay.
Vì vậy, mình cũng xin làm 1 loạt bài về "塗装:Các loại vật liệu bao phủ lên bề mặt thép". Tất nhiên, mạ kẽm của được tính là 1 trong các loại vật liệu che phủ này (被覆塗装).

Trước mắt, cần hiểu được lí do tại sao phải sơn phủ lên bề mặt thép.
Lí do đơn giản nhất : để cho đẹp. Đây là 1 lí do rất quan trọng. Vì xây dựng mà không chú ý tới thẩm mỹ, thì chẳng ai muốn mời mình xây cả.
Lí do thẩm mỹ này nói cả đời không hết. 1 trong những mục đích tồn tại của con người là truy cầu "CHÂN, THIỆN, MỸ" mà.
Tạm thời để lí do này sang 1 bên.

Lí do mang tính kĩ thuật hơn : để bảo vệ lớp sắt bên trong. Vậy, sắt "sợ" cái gì mà phải bảo vệ? Có 2 thứ, nói 1 cách hình tượng : là "nước" và "lửa"
Mặc dù là 1 vật liệu vô cùng chắc chắn trong xây dựng, 1 vật liệu rất "hầm hố", sắt lại rất yếu trong khả năng chống bị gỉ, và chống bị tan chảy do nhiệt. Do vậy, để bảo vệ sắt chống lại 2 yếu tố này, người ta nghĩ ra vô vàn cách để phủ lên nó 1 loại vật liệu giúp nó chịu được 2 điều trên. 1 trong những cách đó là "mạ kẽm" mà trong loạt bài của Quyền có nói đến.
Khi đọc bản vẽ, liên quan đến vật liệu bao phủ "被覆塗装", ta thường hay thấy các từ :
・耐火　：　chịu lửa
・防錆　： chống rỉ
・耐候性　： chịu được thời tiết
Các từ này chính là loại vật liệu sơn phủ bề mặt cần được sử dụng cho bản vẽ đó.
Mình sẽ tiến hành tìm hiểu, chia sẻ các kiến thức liên quan đến các loại vật liệu sơn phủ bề mặt này.

Đầu tiên, xin bắt đầu từ mục "耐火被覆"：vật liệu che phủ chịu lửa.
 Theo đúng nghĩa đen, vật liệu này sẽ giúp sắt thép bên trong chịu được lửa khi có hỏa hoạn xảy ra. Khi có hỏa hoạn, nếu nhiệt độ lên đến tầm 350-500 độ C, thép sẽ bị dẻo ra, biến dạng, làm tòa nhà có nguy cở sụp đổ.


Nhìn vào biểu đồ trên, ta thấy, chỉ cần đạt tầm 400 độ trở lên, cường độ của thép gần như giảm đột ngột. Trong khi đó, đường màu đỏ : thể hiện tốc độ tăng nhiệt độ khi xảy ra hỏa hoạn , cho thấy, chỉ cần 5 phút, nhiệt độ có thể đạt đến 500 độ rồi. Như vậy, nếu kết cấu thép gặp hỏa hoạn, chưa đầy 10 phút, cả tòa nhà có thể đi tong.

Vì vậy, người ta sử dụng phương pháp phủ lên bề mặt sắt thép các loại vật liệu giúp nó không bị tăng nhiệt độ đột ngột, chịu được lửa trong 1 thời gian dài hơn.
Thời gian này được chính phủ Nhật quy định trong bộ tiêu chuẩn xây dựng.

Sau đây là hình vẽ tóm lược tiêu chuẩn đó :


Theo hình, ta thấy :　tùy theo bộ phận (tường, trụ, xà, sàn,...), tùy theo kích cỡ tòa nhà (số tầng) mà quy định về thời gian chịu hỏa hoạn khác nhau (từ 30 phút đến 3 tiếng).

Dựa trên quy định này, có nhiều phương pháp thi công lớp phủ chịu lửa khác nhau.
Về cơ bản (trong hiểu biết của mình), có các loại sau :
1.吹付け乾式工法 : Phương pháp phun khô "Mineral wool" (bông khoáng)
  吹付け半乾式工法 : Phương pháp phun nửa khô "Mineral wool" (bông khoáng)


2.巻き付け工法 : Phương pháp quấn phủ "Mineral wool" (bông khoáng)


3.けい酸カルシウム板耐火被覆工法 : Phương pháp dùng tấm "calcium silicate"


4.耐火塗料 : Phương pháp dùng sơn chống cháy




Ngoài ra, còn 1 phương pháp nữa : sử dụng thép chịu lửa 耐火鋼: những loại thép có chữ FR trong kí hiệu. Ví dụ : SN490-FR,...

-------------------

Trên đây là giới thiệu qua về các phương pháp che phủ giúp sắt thép chịu được lửa lâu hơn.
Ở các bài viết sau, sẽ giới thiệu cụ thể hơn về các phương pháp này, ưu khuyết điểm của nó, cũng như các công ty chủ yếu ở Nhật (và cả ở VN).

-------------------

Tham khảo :
・http://www.nikkenren.com/publication/pdf/184/taikatoryounotekisetsunasekkeisekouijikanrinituite.pdf
・http://fai.sk-kaken.co.jp/products/tighcacoat/
・http://www.kenzai.or.jp/kouryu/image/15-02.pdf
・http://www.kajima.co.jp/tech/material/rationalize/taika/
・http://www.firstb.co.jp/fireproofing_01.html
・http://www.rwa.gr.jp/product/investment.html
・http://www.house-support.net/seinou/bouka.htm
・http://sankyotsusho.co.jp/product/fireproof/fireproof.html
・http://www.jisf.or.jp/business/tech/build/new/fire.html

Anh Vinh cho em hỏi 2 câu nhé:
1/ Mình sẽ phủ lớp chống cháy này chỉ lên vật liệu thép thôi hay lên toàn bộ tất cả các bộ phận? Như hình đầu tiên em thấy phun lớp bông khoáng lên tường nữa thì phải. Nếu thế thì phải phun cả mặt trong lẫn mặt ngoài hay sao? Như hình số 2 thì em thấy chỉ quấn mỗi phần thép. Khi xảy ra hoả hoạn thì phần dekki có làm sao không?

2/ Em muốn biết rõ hơn một tí nữa về từng PP. Những vấn đề em muốn biết là: Ưu, nhược điểm. Thời gian thi công và giá thành.

Xin trả lời 2 câu hỏi của Quyền :

1/ Trên nguyên tác, chỉ cần bao phủ phần thép tạo thành kết cấu của tòa nhà là được. Tuy nhiên, các phần có kết nối với thép (tường, sàn,...), nếu nó bị nóng lên, sẽ truyền nhiệt đến phần thép, nên hình thành suy nghĩ : nên che phủ luôn cả những phần đó. Cách lí giải này khác biệt tùy địa phương, nên việc sẽ có cả 2 trường hợp : chỉ che phủ thép, hoặc che phủ luôn tất cả.
 Về phần sàn (deck), thì trên sàn còn 1 lớp bê tông nữa, nên dù sàn có cháy,　bê tông cũng sẽ chịu được 1 thời gian.  
 Lưu ý, việc phun lớp 耐火 chỉ là giúp cho vật liệu "chịu lửa" (30p đến 3 tiếng), ko có tác dụng "chống cháy".

2/ Đó sẽ là phần tiếp theo trong serie này. Đợi chút nhé!!!

Tiếp theo trong loạt bài giới thiệu về kĩ thuật chịu thuật tạo lớp bao phủ chịu lửa, mình xin giới thiệu 1 trong những kĩ thuật phổ biến nhât : phun bông khoán = 吹付けロックウール
 Định nghĩa : Đây là kĩ thuật trộn bông khoáng với xi măng, trong đó, bông khoáng có tác dụng cách nhiệt cùng với xi măng có tác dụng đông cứng kết dính, sẽ tạo ra 1 hỗn hợp có tính cách nhiệt cao. Hỗn hợp này được phun thẳng lên bề mặt vật liệu cần bao phủ bằng máy phun chuyên dụng, tạo nên lớp cách nhiệt, chịu lửa cho vật liệu đó. Ngoài chức năng cách nhiệt, chịu lửa, bông khoáng còn có khả năng cách âm rất tốt.


 Đặc điểm của phương pháp này:
*Thi công dễ:
-Cả bông khoáng, lẫn xi măng đều khá nhẹ, nên dễ dàng cho việc thi công
-Phun tại công trình, nên không phụ thuộc vào hình dạng tòa nhà (ngóc ngách nào cũng phun vào được), tạo tính liên tục cho lớp bông khoáng che phủ
-Thi công đơn giản, nhanh gọn, mau khô. Nhà cao tầng cũng có thể dùng được (dùng kĩ thuật phun áp (圧送) ). Nên thời gian thi công nhanh, tính kinh tế cao.
*Tính chịu lửa cao:
-Thép khi bị gặp nhiệt độ cao (350-500 độ C) sẽ bị dẻo lại, biến dạng, làm tòa nhà nhanh chóng sụp đổ. Lớp bông khoáng cách nhiệt giúp tòa nhà chịu được lửa trong 1 thời gian (tùy theo loại bông khoáng, thời gian này có thể từ 30p đến 3h), đủ để người bên trong chạy thoát.
*Tính cách nhiệt :
-Tất nhiên chịu lửa có nghĩa là phải cách nhiệt tốt. Tuy nhiên, tính cách nhiệt được đề cập ở đây là : việc phun tại chỗ giúp lớp bông khoán bao phủ liên tục, không có khe hở, làm tòa nhà gần như kín, nên giúp tòa nhà cách nhiệt tốt hơn.
*Tính cách âm : cũng như trên

 Về phương pháp thi công, người ta chia làm 2 phương pháp chủ yếu:
*Phun khô : Bông khoáng và xi măng được trộn trước ở nhà máy, sau đó được đem tới công trình. Tại đó, người ta sử dụng máy phun áp, phun khô ra. Trên đầu phun của máy, nước sẽ được phun sương theo cùng lúc. Nước dạng sương sẽ bao phủ lấy hỗn hợp bông khoáng,bám dính lên vật liệu.
*Phun nửa khô : Nước và xi măng được trộn trước, tạo thành 1 hỗn hợp như bùn. Rồi cũng như trên, hỗn hợp này được phun ra cũng lúc với bông khoáng được phun ra, sẽ tạo thành 1 lớp đều đồng nhất bám lên vật liệu cần bao phủ.
(Không kiếm được cái hình cho dễ nhìn, gomenasai    )

 Nhược điểm :
-Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là : bụi. Lúc thi công, cũng như sau khi thi công xong, bụi bông khoáng có thể bị hít vào cơ thể gây hại cho cơ thể. Trên thực tế, bụi bông khoáng khá to, nên khó bị hít vào phổi. Chưa kể khi vào cơ thể dễ bị tan ra. Tuy nhiên, nếu cứ hít 1 thời gian dài sẽ gây hại đến cơ thể.
-Vì là phun, nên không có gì bảo đảm sẽ đều, đủ. Nếu thợ không làm đàng hoàng, hoặc giám sát không tốt, sẽ dễ dẫn đến trường hợp phun chỗ thừa chỗ thiếu (như phun sơn), sẽ làm giảm những ưu điểm vốn có của nó.

 Giá thành :
So với 1 loại vật liệu tương tự là bông thủy tinh = Glass wool = グラスウール，thì loại này mắc hơn.
Tùy thuộc vào độ dày cần phun (25mm = chịu lửa 1h, 45mm = 2h, 65mm = 3h,...), vị trí cần phun (trụ, xà,...), mà đơn giá khác nhau. Đại khái tầm 2000yen/m2 trở lên (tới 6000yen/m2 cho chỗ khó, phun dày).
Ví dụ : đây là đơn giá cty 有限会社アトムラ工業 đưa ra :  トータルコストで「吹き付けロックウール」に挑戦!!　設計価格　2,800円/㎡（見え隠れ標準施工部位）  --->  2800yen/m2.
Tất nhiên giá cả thực tế còn phụ thuộc vào rất nhiều thứ. Con số này chỉ để tham khảo, hình dung được phần nào.

Tiếp theo, xin giới thiệu đến anh em Phương pháp quấn phủ "Mineral wool" (bông khoáng).
Đây là phương pháp phái sinh từ phương pháp phun bông khoáng trên.
Nhìn vào hình dưới đây, ta có thể dễ dàng hình dung được phương pháp này :


Đúng như tên gọi của nó : người ta sử dụng những tấm bông khoáng để quấn quanh vật liệu cần chịu lửa, sau đó dùng pin nhọn để giữ chặt chúng lại.

 

 

Pin nhọn này sẽ được hàn chặt vào vật liệu bằng phương pháp hàn stud ”スタッド溶接” (cụ thể về cách hàn này sẽ giải thích cụ thể sau (bên phần hàn), dựa trên nguyên lí hồ quang điện



Đặc điểm của phương pháp này:
-Độ dày, mật độ bông khoáng đều, không cần kiểm tra lại sau khi thi công (so với phương pháp phun phụ thuộc nhiều vào tay nghề của thợ, và quản lí)
-Thi công đơn giản : chỉ cần cắm pin vào, hàn lại là xong. Do không dùng nước, nên không cần đợi khô (養生). Có thể tiến hành song song với các quá trình khác.
-Không sinh ra bụi, gây hại người thi công.
-Không sử dụng nhiều máy móc phức tạp
-Nhẹ : Đối với loại bông khoáng dày 20mm, chịu lửa 1h, nặng tầm 2kg/m2 --> không ảnh hưởng tới kết cấu công trình.
-Kết nối chặt chẽ với công trình bằng hàn pin, nên khó bị bung ra.

-->Qua đó, ta thấy phương pháp này đã khắc phục được hầu hết các nhược diểm của phương pháp phun bông khoán. Hơn nữa, theo tính toán, phương pháp này giúp tiết kiệm được hơn 20% lượng bông khoáng cần sử dụng.

 Về giá cả : đơn giá của cty 株式会社まく象 đưa ra:
Chịu lửa 1h (20mm) : 2800yen/m2
Chịu lửa 2h (40mm) : 3900yen/m2
Chịu lửa 3h (60mm) : 5200yen/m2
Làm số lượng lớn thì có giảm giá (khá đáng kể).
Qua đó, ta thấy cũng ngang với phương pháp phun bông khoáng.

------------------

Nguồn:
-http://www.rwa.gr.jp/product/investment.html#02
-http://www.hoonya.com/makituke.htm
-http://makuzo.com/pdf/pdf3-2.pdf
-http://www.daihenstud.co.jp/business/business_02.html

Phương pháp : けい酸カルシウム板耐火被覆工法 : Phương pháp dùng tấm "calcium silicate", hay còn gọi là 『ニュータイカライト』.
Về cơ bản, phương pháp này cũng giống như phương pháp quấn phủ "Mineral wool" (bông khoáng) : Sử dụng các tấm  "calcium silicate" quấn quanh vật chịu lửa, sử dụng pin nhọn hàn stud để cố định lại.


Do đó, ngoài những điểm mạnh giống như phương pháp quấn phủ tấm Bông khoáng : độ dày, mật độ đều, nhẹ , thi công đơn giản, có thể tiến hành song song với các quá trình khác, không sinh ra bụi, không sử dụng nhiều máy móc phức tạp, kết nối chặt chẽ với công trình bằng hàn pin, nên khó bị bung ra ; thêm vào đó, phương pháp này còn có những đặc điểm sau :
-Tấm "Calcium silicate" mỏng hơn rất nhiều : để chịu lửa 2h, chỉ cần độ dày 25mm (so với 40mm của bông khoáng. Trong thiết kế, việc mỏng hơn đến 40% này giúp ích rất nhiều.
-Hơn nữa, để sản xuất ra vật liệu này, người ta dùng các nguyên liệu tái chế, nên rất thân thiện với môi trường.
-Giá cả cỉa loại vật liệu này cũng rẻ hơn so với các phương pháp khác
-Bền, chịu được qua thời gian
-Nguyên liệu tạo ra chủ yếu từ đá vôi (lime : 石灰) và sa thạch (けい石 : silica stone), không chứa hóa chất bay hữu có bay hơi (VOC : Volatile Organic Compounds : 揮発性有機化合物 ),  nên không hại đến sức khỏe con người.

Về giá cả, biên độ dao động khá rộng : từ 1000yen/m2 đến trên 10,000yen/m2, tùy theo tiêu chuẩn, độ dày của nó.
Có thể dễ dàng tìm thấy tại các trung tâm home center (như kahma,...) với tên gọi tắt là ケイカル板.

------------------------------

Tham khảo :
-http://www.jic-bestork.co.jp/modules/xfsection/article.php?articleid=17
-http://sankyotsusho.co.jp/product/fireproof/newtaikalite.html
-http://www.f-elecom.com/catalog/pdf/8/8_3_6.pdf
-http://www.keical-board.com/boukazairyou.html

Cuối cùng, xin giới thiệu về phương pháp 耐火塗料 : Phương pháp dùng sơn chịu lửa



 Như tên gọi của nó, đây là phương pháp sử dụng các loại sơn đặc biệt, có tính năng chịu lửa để sơn phủ lên bề mặt vật liệu cần bảo vệ. Chỉ cần sơn vài mm (1～4mm) lên bề mặt vật liệu, khi có hỏa hoạn xảy ra, lớp sơn này sẽ phồng lên gấp 20～30 lần, tạo thành 1 lớp cách nhiệt, giúp vật liệu bên trong không tiếp xúc trực tiếp với lửa, kéo dài thời gian chịu lửa của vật liệu lên.


 Tùy theo yêu cầu thiết kề, có thể sơn lớp chịu lửa 30p đến 2 giờ đồng hồ. Tùy theo kích cỡ, độ dày của thép cần bao phủ, ,mà độ dày lớp sơn cũng khác nhau.  

*Đặc trưng của phương pháp này:
- So với các phương pháp đã giới thiệu ở trên, lớp sơn phủ bề mặt của phương pháp này vô cùng mỏng (chỉ từ 1～4mm), nên rất hữu ích đối với những công trình kiến trúc chú trọng đến thẩm mỹ
- Bằng cách sơn 3 lớp như hình mình họa ở trên, người ta có thể sử dụng bất cứ màu sắc nào tùy ý, phục vụ cho ý đồ thiết kế
- So với phương pháp phun bông khoán, phương pháp này ko sinh ra bụi
- nếu xử lí bề mặt thép tốt, lớp sơn sẽ dính rất chắc chắn, sử dụng được lâu dài
- có thể sơn tại nhà máy nếu cần thiết, giúp rút ngắn thời gian thi công xuống
- sử dụng bên trong, lẫn bên ngoài, cũng như lộ thiên đều được
- không chứa các hóa chất độc hại với con người

*Về giá cả, biên dộ dao động khá mạnh, tùy theo hãng cung cấp, dộ dày lớp sơn.
Ví dụ :
-Cty   エスケー化研(株) :
 耐火塗料 部位：梁・柱 耐火時間：1時間 被覆厚1.0mm : 16,000yen/m2
 耐火塗料 水性 部位：屋内 耐火時間：1時間 被覆厚2.5mm : 28,000yen/m2
-Cty 日本ペイント :
 タイカリットS-100 被覆厚1.0mm  : 18,000yen/m2
 タイカリットS-100 被覆厚2.0mm  : 29,000yen/m2
...

-----------------------

Tham khảo :
http://www.nipponpaint.co.jp/biz1/large/pdf/p-18.pdf
http://kohyo.kensetsu-plaza.com/search/price/H080020050010/
http://www.kakokishoji.co.jp/products/pdf/nf_4.pdf
http://www.kikusui-chem.co.jp/products/detail/%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%82%B9%E3%82%BF
http://fai.sk-kaken.co.jp/products/tighcacoat/
http://www.longlife-building.jp/nullifire/
http://www.nipponpaint.co.jp/biz1/taika/