Hình 1: Ứng dụng sản phẩm Hilti CFS-VB/NVB trong hệ ốp mặt dựng rainscreen

Mặt dựng công trình đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả năng lượng cho toàn bộ công trình. Tuy nhiên, chúng cũng đặt ra những thách thức mới về an toàn khi xảy ra hỏa hoạn, đặc biệt là tại các khoảng hở phía sau lớp ốp mặt dựng. Thanh ngăn cháy (cavity barrier) là giải pháp cần thiết để giảm thiểu rủi ro cháy lan trong các không gian này, giúp ngăn chặn lửa, khói và khí nóng lan truyền không kiểm soát phía sau mặt dựng.
Các khoảng hở trong hệ mặt dựng thường được thiết kế để tăng khả năng cách nhiệt, thoát nước và thông gió cho công trình. Tuy nhiên, khi xảy ra hỏa hoạn, chính những khoảng trống này lại trở thành nguy cơ tiềm ẩn cho lửa và khí nóng lan nhanh theo phương đứng và phương ngang quanh mặt ngoài tòa nhà. Hiện tượng này được gọi là “hiệu ứng ống khói”.
Theo nghiên cứu của Building Research Establishment (BRE), đám cháy trong các khoảng hở có thể lan theo phương đứng với tốc độ rất nhanh, cao hơn gấp 5 - 10 lần so với đám cháy bùng phát từ cửa sổ, bất kể bề mặt trong khoang có phải vật liệu cháy hay không. Những đám cháy này tạo ra nhiệt độ cực cao, có thể gây hư hại đến kết cấu công trình và sinh ra lượng khói độc và khí nóng lan truyền với tốc độ lớn, gây nguy hiểm nghiêm trọng cho người bên trong tòa nhà, cản trở việc thoát hiểm và làm tăng nguy cơ ngạt khói.
Thảm họa tại tòa nhà Grenfell Tower, London, Vương quốc Anh là một ví dụ điển hình cho vấn đề này. Vào tháng 6 năm 2017, ngọn lửa lan nhanh từ tầng 4 lên tầng 23 chỉ trong thời gian ngắn. Nguyên nhân chính được xác định là do lớp ốp mặt ngoài sử dụng vật liệu dễ cháy, kết hợp với khoảng hở phía sau lớp ốp tạo thành đường dẫn cho lửa lan truyền theo phương đứng, khiến toàn bộ tòa nhà bị bao trùm bởi ngọn lửa chỉ trong vòng một giờ.

Hệ mặt dựng Rainscreen cladding

Trong lĩnh vực façades, thanh ngăn cháy (cavity barrier) thường được sử dụng kết hợp với hệ mặt dựng rainscreen cladding. Đây là dạng mặt dựng không chịu lực, khác với các hệ mặt
dựng truyền thống, vì nó không phải là lớp bao che chính của công trình mà là một lớp bảo vệ được lắp phía ngoài. Cấu tạo của hệ này gồm: Lớp cách nhiệt được lắp sát vào bề mặt tường kết cấu, Lớp ốp mặt ngoài (rainscreen panels) được lắp cách lớp cách nhiệt một khoảng hở nhằm đảm bảo thông gió và thoát nước. Khoang hở (air cavity) này giúp đối lưu không khí, ổn định nhiệt độ và thoát nước mưa hiệu quả. Lớp cách nhiệt có nhiệm vụ duy trì nhiệt độ bên trong công trình, giảm tác động từ môi trường bên ngoài. Trong khi đó, lớp ốp bên ngoài (rainscreen) bảo vệ hệ thống cách nhiệt và công trình trước các điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Các tấm ốp này có thể được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau như nhôm, gốm, đá tự nhiên, vật liệu composite... tùy theo yêu cầu thiết kế và thẩm mỹ của dự án.
Hiện nay, hệ mặt dựng rainscreen cladding đang là giải pháp phổ biến và hiệu quả nhất giúp các công trình hướng tới mục tiêu phát triển bền vững toàn cầu. Hệ thống này phù hợp cho cả công trình mới và dự án cải tạo. Theo các báo cáo, việc áp dụng thiết kế mặt dựng rainscreen đúng chuẩn có thể giúp giảm từ 20–50% nhu cầu tiêu thụ năng lượng của tòa nhà, nhờ khả năng cách nhiệt hiệu quả và tối ưu hóa thông gió tự nhiên cho công trình.



Hình 2: Cấu tạo của một hệ mặt dựng rainscreen cladding

Có hai loại thanh ngăn cháy (cavity barrier) chính được sử dụng trong các hệ mặt dựng:
1. Thanh ngăn cháy có thông gió (Ventilated cavity barriers): Loại này được lắp đặt ở những vị trí cần lưu thông không khí để thông gió và thoát ẩm. Trong điều kiện bình thường, chúng cho phép không khí lưu thông tự do, giúp duy trì hiệu quả hoạt động của mặt dựng. Tuy nhiên, khi xảy ra hỏa hoạn, thanh ngăn này sẽ tự động đóng lại, ngăn không cho lửa và khói lan truyền.
2. Thanh ngăn cháy không thông gió (Non-ventilated cavity barriers): Loại này được sử dụng ở những khu vực không yêu cầu thông gió và cần phải bịt kín hoàn toàn khoang hở. Chúng thường được lắp đặt tại các vị trí quan trọng để ngăn cháy lan theo vùng, như quanh cửa sổ, cửa ra vào hoặc các vị trí xuyên tường, nhằm đảm bảo không có khe hở nào cho lửa lan truyền qua mặt dựng.

Tiêu chuẩn thử nghiệm cho hệ mặt dựng rainscreen cladding

Để đảm bảo an toàn trước các sự cố cháy, cần tiến hành các bài kiểm tra phòng cháy phù hợp theo quy định của các tiêu chuẩn khác nhau. Có hai nhóm thử nghiệm chính để lựa chọn (tùy thuộc vào quốc gia hoặc vùng miền) như sau:

1. Thử nghiệm đơn lẻ: Các bài kiểm tra này đánh giá khả năng giữ nguyên vẹn và cách nhiệt của một thanh ngăn cháy đơn lẻ. Với thanh ngăn cháy có thông gió, hiệu suất được kiểm tra theo các tiêu chuẩn nhỏ như ASFP-TGD-19. Với thanh ngăn không thông gió, các tiêu chuẩn EN dành cho khe nối thẳng được áp dụng (ví dụ EN1366-4). Theo tiêu chuẩn, thanh ngăn cháy phải đạt mức E (đảm bảo tính toàn vẹn) ít nhất 30 phút và mức I (đảm bảo cách nhiệt) ít nhất 15 phút để được công nhận đạt yêu cầu.
2. Thử nghiệm toàn phần: Một số quốc gia yêu cầu thực hiện thử nghiệm toàn bộ hệ thống chống cháy, bao gồm lớp ốp mặt dựng, thanh ngăn cháy, kết cấu phụ, lớp bông khoáng và bu lông liên kết. Bài thử này sẽ cho kết quả tổng thể là đạt hoặc không đạt.

Giải pháp của Hilti cho bảo vệ chống cháy thụ động hệ mặt dựng rainscreen

Hilti cung cấp đa dạng các giải pháp thanh ngăn cháy được thiết kế riêng cho ứng dụng mặt dựng, giúp bảo vệ lớp bao công trình khỏi nguy cơ lan truyền lửa. Sản phẩm của Hilti không chỉ được phát triển để đảm bảo an toàn cháy mà còn tối ưu về mặt thi công, mang đến giải pháp toàn diện cho hệ mặt dựng rainscreen hiện đại.



Hình 3: CFS VB/NVB ở phương ngang và dọc

· CFS-VB (Thanh ngăn có thông gió): CFS-VB của Hilti là thanh ngăn có khả năng thông gió, cho phép không khí và hơi ẩm lưu thông tự do trong điều kiện bình thường, nhưng sẽ bịt kín khoang khi gặp lửa. Sản phẩm làm từ bông khoáng kết hợp dải intumescent (vật liệu nở khi gặp nhiệt). Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, vật liệu intumescent sẽ nở ra, đóng kín khoang, ngăn chặn sự lan truyền của lửa và khói. CFS-VB có khả năng nở lên đến 50mm và đạt mức độ toàn vẹn chống cháy từ 60 đến 120 phút. Sản phẩm chủ yếu được sử dụng cho các vị trí lắp ngang trong hệ mặt dựng rainscreen có thông gió và dễ dàng nhận biết qua logo màu ĐỎ của Hilti.
· CFS-NVB (Thanh ngăn khoang không thông gió): CFS-NVB là giải pháp thanh ngăn khoang không thông gió của Hilti, được thiết kế để bịt kín hoàn toàn các khoang không cần lưu thông không khí. Sản phẩm cũng được làm từ bông khoáng, được bố trí theo hướng đặc biệt để đảm bảo khả năng nén tốt khi áp vào lớp ốp mặt dựng, thường được lắp đặt theo phương đứng nhằm tạo thành rào cản chắc chắn, không có khe hở. CFS-NVB thường được sử dụng quanh các vị trí cửa mở hoặc các điểm xuyên tường trên mặt dựng, nơi việc ngăn cháy phân vùng là rất quan trọng. Giống như thanh ngăn có thông gió, sản phẩm này cũng dễ thi công và dễ nhận biết với logo Hilti màu ĐEN.

Cả hai loại thanh ngăn khoang này đều được cung cấp kèm theo gá đỡ bằng thép không gỉ hoặc thép mạ kẽm.
Khác với hầu hết các loại gá đỡ phẳng trên thị trường — thường phải uốn thủ công khi lắp đặt (dễ phát sinh sai sót và mất thời gian) — Hilti cung cấp sẵn gá đỡ uốn sẵn giúp việc thi công nhanh chóng và chính xác hơn.

Các gá này vừa đóng vai trò như thước đo khoảng cách, vừa dễ dàng trượt vào phía sau thanh ngăn để cố định chắc chắn, giúp tiết kiệm đến 40% thời gian lắp đặt so với giải pháp thông thường, mà không cần phải cắt hay uốn gá tại công trình.

Giải pháp này không chỉ giúp việc thi công dễ hơn, nhanh hơn và chất lượng đồng đều hơn, mà các gá đỡ này còn được kiểm tra và chứng nhận khi kết hợp với giải pháp bắn đinh trực tiếp của Hilti vào kết cấu công trình, giúp nâng cao năng suất tổng thể.
Một thách thức thường gặp khi lắp đặt thanh ngăn cháy thông gió là vị trí giao cắt của chúng với các thành phần khác của công trình như thanh đỡ mặt dựng, tấm ốp cassette hoặc gá tường bằng bê tông/kim loại.

Hilti giải quyết vấn đề này bằng cách cung cấp cơ sở dữ liệu thử nghiệm chống cháy đầy đủ, xác nhận hiệu quả của các thanh ngăn cháy trong nhiều tình huống lắp đặt thực tế khác nhau. Điều này giúp đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn cháy nghiêm ngặt, ngay cả tại những vị trí giao cắt phức tạp.
Để tăng thêm sự an tâm cho chủ đầu tư và tư vấn, Hilti đã kiểm định và chứng nhận giải pháp thanh ngăn cháy mới này thông qua tổ chức Intertek, một trong những đơn vị kiểm định phòng cháy uy tín hàng đầu thế giới.

Kết luận
Việc triển khai các giải pháp an toàn cháy hiệu quả cho hệ mặt dựng là yếu tố then chốt để ngăn ngừa cháy lan và bảo vệ an toàn cho người sử dụng công trình.
Lựa chọn đúng loại thanh ngăn cháy khoang hở, áp dụng đúng phương pháp lắp đặt cho hệ mặt dựng có thông gió và không thông gió, đồng thời sử dụng hệ ốp mặt dựng được thiết kế tiêu chuẩn chính là yếu tố quyết định để đạt được mục tiêu này.
Thực hiện đúng sẽ giúp công trình đạt được cấp độ chống cháy tối ưu, kèm theo đầy đủ hồ sơ kiểm định và chứng nhận phòng cháy phù hợp tiêu chuẩn quốc tế.

Để biết thêm thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ với đội ngũ kỹ sư của HILTI hoặc truy cập Hilti Online và:
1. Để tìm hiểu thêm về các tính năng và ứng dụng khác, bạn có thể xem video trên YouTube.
2. Tham khảo thêm nhiều bài viết liên quan về chủ đề này để có cái nhìn đầy đủ hơn
3. Để khám phá các sản phẩm và giải pháp của Hilti, vui lòng truy cập Hilti online.


Tài liệu tham khảo:
I. Các dạng cháy lan và hiệu quả của giải pháp chống cháy trong hệ mặt dựng có khoang thông gió — tổng quan và tiêu chuẩn hóa phương pháp thí nghiệm “https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2013/07/matecconf_isfsf13_02002.pdf”
II. Tổng quan hệ thống về cháy trong khoang hở công trình: đặc điểm lan truyền lửa, rủi ro cháy và các biện pháp an toàn: https://mdpi-res.com/d_attachment/fire/fire-07-00012/article_deploy/fire-07-00012.pdf?version=1703760867
III. Mặt dựng thông gió nhẹ: thiết kế, phòng cháy và tính bền vững “https://ask.HILTI.co.uk/webinar/light-ventilated-facade-design,-fire-protection-and-sustainability/lmnpHps”