Mỗi loại vật liệu dễ cháy đều mang những đặc tính riêng, trong đó có khả năng bắt lửa và duy trì ngọn lửa khi tiếp xúc với nguồn nhiệt. Hiểu biết về độ dễ cháy của các vật liệu không chỉ là vấn đề khoa học mà còn là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho mọi người trong môi trường sống và làm việc.
Đám cháy không bao giờ phân biệt đối xử. Nó có thể bùng phát từ một tia lửa nhỏ và lan rộng với tốc độ chóng mặt, gây ra hậu quả không lường trước được.
Độ dễ cháy và tốc độ lan truyền của lửa không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của con người và tài sản mà còn có thể sản sinh ra khí độc và khói, gây hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe và môi trường. Mục đích của bài báo này là đánh giá và so sánh độ dễ cháy, tốc độ cháy lan, và khả năng sản sinh khí độc và khói của một số vật liệu dễ cháy phổ biến, từ đó cung cấp thông tin hữu ích cho việc phòng ngừa và giảm thiểu rủi ro hỏa hoạn.
Một số yếu tố quan trọng bao gồm thành phần hóa học của vật liệu dễ cháy, đặc tính vật lý như dạng, kích thước, và độ ẩm, cũng như môi trường xung quanh bao gồm nhiệt độ, áp suất, và sự hiện diện của oxy.
Thành phần hóa học
Thành phần hóa học là yếu tố quyết định đến khả năng bắt lửa của vật liệu. Ví dụ, vật liệu chứa nhiều carbon và hydro, như gỗ và nhựa, thường dễ cháy hơn so với vật liệu chứa nhiều silic và khoáng chất, như bê tông và gạch.
Đặc tính vật lý
Đặc tính vật lý của vật liệu như dạng, kích thước, và độ ẩm cũng ảnh hưởng lớn đến độ dễ cháy. Ví dụ, gỗ mịn và khô cháy nhanh hơn so với gỗ ẩm và dày; tương tự, nhựa dạng bột hoặc mảnh vụn sẽ cháy nhanh hơn nhựa dạng khối.
Môi trường xung quanh
Môi trường xung quanh, bao gồm nhiệt độ, áp suất, và sự hiện diện của oxy, cũng có tác động không nhỏ. Một môi trường giàu oxy sẽ thúc đẩy quá trình cháy, trong khi một môi trường lạnh và ít oxy sẽ làm chậm quá trình này.
Độ dễ cháy của một số vật liệu phổ biến
Gỗ
Gỗ là một trong những vật liệu xây dựng và sản xuất phổ biến nhất, được biết đến với khả năng dễ cháy do chứa cellulose, hemicellulose và lignin. Tuy nhiên, độ dễ cháy của gỗ cũng phụ thuộc vào loại gỗ, xử lý bề mặt và độ ẩm. Gỗ khô cháy nhanh hơn gỗ ẩm, và gỗ đã qua xử lý chống cháy sẽ có độ dễ cháy thấp hơn.
Nhiệt độ bắt cháy của vật liệu là nhiệt độ mà tại đó vật liệu bắt đầu tự cháy mà không cần nguồn nhiệt bên ngoài để duy trì ngọn lửa. Nhiệt độ bắt cháy của gỗ khoảng từ 300°C đến 400°C (572°F đến 752°F), tùy thuộc vào loại gỗ và độ ẩm của nó.
Nhựa
Nhựa, bao gồm cả nhựa tổng hợp và nhựa tự nhiên, dễ cháy do chứa hydrocarbon. Nhựa tổng hợp như polyethylene (PE) và polypropylene (PP) cháy với ngọn lửa lớn và nhanh, sản sinh ra khói đen và khí độc. Một số loại nhựa được thiết kế để chống cháy, nhưng vẫn cần cẩn trọng khi sử dụng trong môi trường có nguy cơ hỏa hoạn cao.
Nhiệt độ bắt cháy của nhựa rất đa dạng tùy thuộc vào loại nhựa. Ví dụ, polyethylene (PE) có nhiệt độ bắt cháy khoảng 340°C đến 349°C (644°F đến 660°F), trong khi PVC bắt cháy ở nhiệt độ khoảng 391°C đến 455°C (736°F đến 851°F).
Vải và sợi
Vải và sợi bao gồm cả loại tự nhiên như cotton và len, và loại tổng hợp như polyester và nylon. Vải tự nhiên dễ cháy hơn nhưng cháy chậm và ít sản sinh khí độc hơn so với vải tổng hợp, có thể cháy nhanh và sản sinh ra khí độc hại.
Nhiệt độ bắt cháy của vải và sợi phụ thuộc vào loại vật liệu được sử dụng để sản xuất chúng. Vải tự nhiên và vải tổng hợp có nhiệt độ bắt cháy khác nhau do sự khác biệt trong thành phần hóa học:
Vải Tự Nhiên:
Cotton: Nhiệt độ bắt cháy khoảng 255°C đến 275°C (491°F đến 527°F). Cotton là một trong những vật liệu tự nhiên dễ cháy nhất.
Len: Có nhiệt độ bắt cháy cao hơn cotton, khoảng 570°C đến 600°C (1058°F đến 1112°F). Len cháy khó hơn do chứa nhiều nước và protein.
Vải Tổng Hợp:
Polyester: Nhiệt độ bắt cháy khoảng 252°C đến 292°C (486°F đến 558°F). Polyester có thể cháy nhanh nhưng thường cháy chậm hơn và tan chảy khi tiếp xúc với lửa.
Nylon: Có nhiệt độ bắt cháy khoảng 250°C đến 260°C (482°F đến 500°F). Khi cháy, nylon thường tan chảy trước khi bắt lửa.
Các loại vải và sợi khác như acrylic và rayon cũng có nhiệt độ bắt cháy đặc trưng riêng, thường nằm trong khoảng tương tự như polyester và nylon, nhưng có thể dễ cháy hơn tùy thuộc vào cách chúng được xử lý và thành phần cụ thể.
Giấy
Giấy, bao gồm sách và tạp chí, dễ cháy do thành phần cellulose. Tốc độ cháy của giấy phụ thuộc vào độ dày, độ ẩm và cách xếp chồng. Giấy mỏng cháy nhanh hơn giấy dày, và giấy ẩm cháy chậm hơn giấy khô.
Nhiệt độ bắt cháy của giấy xấp xỉ 218°C đến 246°C (424°F đến 475°F). Giấy mỏng hoặc giấy báo có thể bắt cháy ở nhiệt độ thấp hơn so với giấy cứng.
Vật liệu xây dựng
Bê tông và Gạch: Cả hai vật liệu này đều có độ dễ cháy thấp và thường được sử dụng để bảo vệ cấu trúc khỏi hỏa hoạn. Tuy nhiên, chúng không hoàn toàn bất khả thiện và có thể vỡ vụn khi phơi bày trong lửa ở nhiệt độ cao.
Thép: Thép không cháy nhưng mất đặc tính kỹ thuật ở nhiệt độ cao, dẫn đến sự sụp đổ của cấu trúc.
Gỗ xây dựng: Gỗ được sử dụng trong xây dựng có thể được xử lý chống cháy, giảm bớt nhưng không loại bỏ hoàn toàn nguy cơ cháy.
Tốc độ cháy lan của các vật liệu
Gỗ: Tốc độ cháy của gỗ có thể dao động từ 0.2 đến 0.3 m/phút cho gỗ khô và được xử lý chống cháy, lên đến 0.8 đến 1 m/phút cho gỗ không được xử lý và ở trạng thái khô hoàn toàn. Gỗ ẩm cháy chậm hơn đáng kể do nước trong gỗ làm mát và giảm sự lan truyền nhiệt.
Nhựa và vật liệu tổng hợp: Nhựa PE và PP có thể cháy với tốc độ lan truyền lửa lên đến 1.5 m/phút, tùy thuộc vào hình dạng và độ mịn của vật liệu. Sự chảy nhỏ giọt của nhựa nóng chảy cũng tạo ra nguồn lửa mới, tăng cường tốc độ cháy lan.
Vải và sợi: Vải cotton cháy với tốc độ khoảng 0.2 m/phút, trong khi vải tổng hợp như polyester có thể cháy nhanh hơn, với tốc độ lên đến 0.5 m/phút, đặc biệt khi chúng nóng chảy và lan truyền lửa qua việc chảy nhỏ giọt.
Giấy: Tốc độ cháy của giấy có thể đạt 0.1 đến 0.4 m/phút, phụ thuộc vào loại giấy và độ dày. Giấy mỏng như giấy báo cháy nhanh hơn giấy cứng.
Các yếu tố như môi trường giàu oxy, gió, và nhiệt độ môi trường cao có thể tăng cường tốc độ cháy lan. Ví dụ, trong điều kiện gió mạnh, tốc độ lan truyền lửa của gỗ và vật liệu tổng hợp có thể tăng gấp đôi hoặc gấp ba lần so với điều kiện không gió.
Ví dụ cụ thể và hậu quả
Các vụ cháy rừng ở California đã chứng kiến tốc độ lan truyền lửa vượt qua 2 m/phút ở một số khu vực, do điều kiện khô hạn và gió mạnh. Trong khi đó, vụ cháy Grenfell Tower ở London năm 2017 đã chứng kiến tốc độ lan truyền lửa nhanh chóng trên mặt tiền của tòa nhà, được làm từ vật liệu tổng hợp có khả năng cháy cao.
Khả năng Sản Sinh Khí Độc và Khói của Các Vật Liệu Khi Cháy
Khi các vật liệu dễ cháy bị thiêu, không chỉ nguy cơ từ ngọn lửa mà còn từ khí độc và khói mà chúng sản sinh. Khả năng này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn có hậu quả lâu dài đối với môi trường. Phần này sẽ khám phá chi tiết khả năng sản sinh khí độc và khói của một số vật liệu phổ biến khi cháy và cách thức ảnh hưởng của chúng.
1. Gỗ
Khi cháy, gỗ sản sinh ra khói và khí carbon monoxide (CO), một loại khí không màu, không mùi nhưng cực kỳ độc hại, có thể gây tử vong khi hít phải ở nồng độ cao. Gỗ cũng có thể tạo ra acrolein và formaldehyde, hai loại hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) gây kích ứng mắt, mũi, cổ họng và có thể ảnh hưởng xấu đến hệ hô hấp.
2. Nhựa và Vật Liệu Tổng Hợp
Nhựa và vật liệu tổng hợp khi cháy có thể tạo ra lượng lớn khói đen dày và các khí độc hại như dioxin, phosgene, và hydrochloric acid (HCl). Tùy thuộc vào loại nhựa, mức độ độc hại có thể rất cao, đặc biệt là với những vật liệu chứa chlorine như PVC.
Dioxins là một nhóm các hợp chất hóa học cực kỳ độc hại và ổn định, được tạo ra khi PVC cháy trong điều kiện không hoàn hảo (nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ cháy lý tưởng). Dioxins có khả năng gây ung thư cao, ảnh hưởng đến hệ thống miễn dịch, gây rối loạn nội tiết và phát triển, cũng như gây ra các vấn đề về sinh sản.
3. Vải và Sợi
Vải tổng hợp khi cháy sản sinh khói dày và các khí độc như cyanide và carbon monoxide. Trong khi đó, vải tự nhiên cũng tạo ra khói và CO nhưng ít độc hại hơn so với vải tổng hợp.
4. Giấy
Giấy khi cháy tạo ra khói trắng và có thể sản sinh carbon monoxide cùng với các hợp chất hữu cơ bay hơi. Mức độ độc hại không cao như nhựa nhưng vẫn cần được chú ý, đặc biệt trong không gian kín.
5. Vật Liệu Xây Dựng
Bê tông và Gạch: Không tạo ra khí độc khi cháy nhưng có thể vỡ, tạo ra bụi có thể gây hại cho đường hô hấp.
Thép: Không sản sinh khí độc nhưng có thể gây ra nổ do sự giãn nở nhiệt.
Tăng Nhiệt Độ: Khi một cấu trúc thép tiếp xúc với ngọn lửa hoặc nhiệt độ cao từ một vụ hỏa hoạn, nhiệt độ của thép tăng lên nhanh chóng. Thép bắt đầu mềm đi và mất đi một phần sức mạnh cơ học của mình khi nhiệt độ vượt qua 538°C (1000°F).
Giãn Nở Về Nhiệt: Thép khi nóng lên sẽ giãn nở. Sự giãn nở này là do các phân tử trong thép di chuyển nhanh hơn và cần nhiều không gian hơn khi nhiệt độ tăng. Trong một cấu trúc xây dựng, sự giãn nở không đồng đều của thép có thể tạo ra áp lực lớn lên các phần khác của cấu trúc, như bê tông, gạch, hoặc các bộ phận kết cấu khác.
Sự Nổ: Sự nổ xảy ra khi áp lực từ sự giãn nở về nhiệt của thép vượt quá khả năng chịu đựng của các vật liệu khác trong cấu trúc hoặc khi sự giãn nở bị kìm hãm bởi các bộ phận không giãn nở tương ứng. Điều này có thể dẫn đến việc thép bị cong vênh, bẻ gãy hoặc thậm chí là sự sụp đổ đột ngột của cấu trúc, tạo ra hiệu ứng giống như một vụ nổ, phá hủy một phần hoặc toàn bộ cấu trúc.
Rủi Ro và Hậu Quả: Sự nổ do thép giãn nở về nhiệt trong hỏa hoạn không chỉ gây nguy hiểm cho cấu trúc của tòa nhà mà còn đe dọa tính mạng của những người ở gần. Nó cũng làm tăng khó khăn trong việc kiểm soát hỏa hoạn và cứu hộ cứu nạn do sự không chắc chắn và bất ổn của cấu trúc.
Các vật liệu xây dựng tổng hợp: Có thể tạo ra khí độc hại tùy thuộc vào thành phần hóa học, như polyurethane foam sản sinh cyanide và CO.
Ảnh Hưởng Đến Sức Khỏe và Môi Trường
Khí độc và khói từ vật liệu cháy không chỉ gây nguy hiểm trực tiếp cho con người thông qua sự tiếp xúc mà còn góp phần vào ô nhiễm không khí, ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên và sức khỏe lâu dài của cộng đồng. Hít phải khí độc có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm tổn thương hô hấp, đau đầu, và trong trường hợp nghiêm trọng là tử vong.
Trong quản lý rủi ro hỏa hoạn, việc hiểu biết về khả năng sản sinh khí độc và khói của các vật liệu là quan trọng để lập kế hoạch sơ tán và phản ứng khẩn cấp, nhằm giảm thiểu rủi ro đối với sức khỏe con người và môi trường. Các biện pháp phòng ngừa như lắp đặt hệ thống báo cháy và thông gió tốt trong các tòa nhà là cần thiết để giảm thiểu tác động của khí độc và khói trong trường hợp hỏa hoạn.
ống nhựa là vật liệu dễ cháy và sinh ra khói độc
kiểm soát vật liệu dễ cháy và phòng ngừa hỏa hoạn
Từ những hiểu biết về tính dễ cháy của vật liệu, để giảm thiểu rủi ro và hậu quả của hỏa hoạn, việc áp dụng các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát là cực kỳ quan trọng. Một trong những cách hiệu quả nhất là thông qua thiết kế và xây dựng an toàn cháy, bao gồm việc lựa chọn vật liệu có khả năng chống cháy hoặc khó cháy và bố trí lối thoát hiểm dễ dàng truy cập. Việc sử dụng các vách ngăn và cửa chống cháy cũng giúp ngăn chặn sự lan truyền của lửa và khói, giảm thiểu hậu quả nếu hỏa hoạn xảy ra.
Trong cả môi trường gia đình và công nghiệp, việc lắp đặt hệ thống báo cháy và phun nước tự động cùng với kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ hệ thống điện là những biện pháp phòng ngừa thiết yếu. Đồng thời, việc tổ chức huấn luyện và tập huấn về an toàn cháy nổ cho mọi người, bao gồm cách sử dụng bình chữa cháy và thực hiện kế hoạch sơ tán, cũng góp phần nâng cao nhận thức và khả năng ứng phó với hỏa hoạn.
Tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế về độ cháy và an toàn cháy cho vật liệu và sản phẩm xây dựng không chỉ giúp đảm bảo sự an toàn mà còn là yêu cầu pháp lý. Việc giám sát và kiểm định định kỳ các công trình và sản phẩm để đảm bảo tuân thủ quy định về an toàn cháy là cần thiết.
Bên cạnh đó, việc lập kế hoạch ứng phó khẩn cấp cho các tình huống hỏa hoạn, cung cấp đầy đủ các thiết bị phòng cháy chữa cháy như bình chữa cháy, chăn cứu hỏa, và mặt nạ phòng độc là biện pháp không thể thiếu trong mọi tổ chức và hộ gia đình. Các biện pháp này không chỉ giúp bảo vệ tính mạng và tài sản mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
Cuối cùng, việc phòng ngừa và kiểm soát hỏa hoạn đòi hỏi sự chung tay và cam kết từ mọi phía, từ chính phủ đến doanh nghiệp và mỗi cá nhân. Chỉ khi mỗi thành viên trong xã hội đều nhận thức được tầm quan trọng của việc này, chúng ta mới có thể hướng tới một môi trường sống an toàn và bền vững hơn trước nguy cơ hỏa hoạn.
