建筑外墻外保溫系統(tǒng)消防安全研究

●楊培成

(大同市消防支隊(duì)，山西 大同 037006)

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，“節(jié)能減排”已成為我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)政策。而外墻保溫又是建筑節(jié)能中的重中之重，且已成為建筑墻體的主要保溫方式。但近年來接連發(fā)生的北京央視大樓火災(zāi)，南京國際中環(huán)廣場火災(zāi)，烏魯木齊德匯廣場火災(zāi)，上海膠州路高層居民住宅樓火災(zāi)凸現(xiàn)了目前建筑外墻保溫技術(shù)存在的防火安全性問題，對(duì)保溫節(jié)能的繼續(xù)發(fā)展敲響了警鐘。因此，如何提高建筑外墻保溫系統(tǒng)的防火安全性能已成為亟須解決的問題。

一、建筑外墻保溫材料火災(zāi)的特點(diǎn)

(一)火災(zāi)蔓延速度快，容易形成立體火災(zāi)

建筑外墻保溫材料發(fā)生火災(zāi)后，由于火焰與外墻面之間的空氣受熱逃逸形成負(fù)壓，周圍冷空氣的壓力會(huì)致使煙火貼墻面而向上蔓延。在蔓延過程中，隨著建筑物高度的增加，建筑物周圍的風(fēng)力不斷加大，加之建筑物周圍熱對(duì)流形成的旋風(fēng)造成火勢迅速蔓延，而且火勢在主要向上蔓延的同時(shí)，還會(huì)向兩側(cè)蔓延，甚至?xí)霈F(xiàn)跳躍式燃燒。隨著火災(zāi)的發(fā)展，建筑外墻保溫材料的火焰還會(huì)通過外墻的窗口、孔洞等開口部位引燃建筑室內(nèi)的可燃物，使火災(zāi)由外向內(nèi)蔓延，致使整個(gè)建筑物起火，當(dāng)火災(zāi)發(fā)展到猛烈燃燒階段時(shí)，火焰夾著濃煙，向上翻卷，形成大面積的立體火災(zāi)。

(二)火災(zāi)在燃燒蔓延過程中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體和濃煙

目前建筑工程中大量使用的外墻保溫材料是聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯，這些材料均為有機(jī)保溫材料，未經(jīng)阻燃處理時(shí)，氧指數(shù)很低(聚苯乙烯的氧指數(shù)只有18)，非常容易燃燒，燃燒時(shí)在釋放較大熱量的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體(CO、CO2、苯、甲苯、乙醛、氰化物等)和濃煙。據(jù)有關(guān)資料顯示，許多參加撲救聚本乙烯泡沫外墻保溫材料火災(zāi)的消防隊(duì)員在滅火結(jié)束后的三天內(nèi)，從呼吸道內(nèi)還能咳出黑色的痰液，這是因?yàn)榛饒鋈紵a(chǎn)物中有大量的類似于苯聚合的高分子產(chǎn)物被消防隊(duì)員吸入呼吸道而造成的。而且需要特別注意的是，這些材料即使經(jīng)過阻燃處理并經(jīng)材料防火試驗(yàn)達(dá)到難燃標(biāo)準(zhǔn)的，在實(shí)際的火災(zāi)情況下，由于受到持續(xù)性高溫和高輻射熱的作用，仍然可能會(huì)劇烈燃燒。

(三)火災(zāi)撲救困難

1.建筑外墻保溫材料一旦發(fā)生火災(zāi)，由于其火焰豎向傳播速度很快，火災(zāi)在較短時(shí)間之內(nèi)就會(huì)從建筑物外墻起火部位蔓延到建筑物上部，并且當(dāng)火災(zāi)發(fā)展到一定階段時(shí)，火災(zāi)從室外蔓延到室內(nèi)，使建筑物上下、內(nèi)外全都起火，因而大大增加了火災(zāi)撲救難度。

2.有機(jī)保溫材料受熱后存在熔融、收縮的特性，在火災(zāi)中其熔融的液滴不斷向下滴落，這些燃燒的滴落物不僅具有引燃性，而且可能會(huì)對(duì)撲救火災(zāi)的消防隊(duì)員造成傷害。特別是當(dāng)建筑外墻保溫系統(tǒng)采用聚苯板薄抹灰網(wǎng)格布粘貼面磚做法時(shí)，一旦發(fā)生火災(zāi)，因聚苯板受熱產(chǎn)生的熱熔縮變形以及網(wǎng)格布過熱折斷會(huì)導(dǎo)致貼面瓷磚墜落，從而對(duì)逃生人員和火災(zāi)撲救人員造成危害。

3.室內(nèi)固定消防設(shè)施難以有效發(fā)揮作用。建筑物內(nèi)設(shè)置的固定消防設(shè)施主要是為撲救建筑物內(nèi)的火災(zāi)設(shè)置的，當(dāng)建筑物外墻面保溫材料發(fā)生火災(zāi)后，室內(nèi)固定消防設(shè)施的滅火作用極其有限，只能主要依靠高噴消防車，A類泡沫消防車等移動(dòng)的滅火設(shè)施進(jìn)行滅火，但由于消防車供水壓力和噴水流量有限，對(duì)高層建筑或超高層建筑外墻較高部位的火災(zāi)在短時(shí)間內(nèi)很難控制。

二、建筑外墻外保溫系統(tǒng)存在的問題

(一)建筑外墻外保溫材料大量使用可燃的有機(jī)保溫材料

目前我國建筑外墻保溫材料分為有機(jī)保溫材料、無機(jī)保溫材料、有機(jī)無機(jī)復(fù)合保溫材料三大類，通常使用的有模塑、擠塑聚苯、聚氨酯、巖棉、酚醛、漿料等多種保溫材料，但在工程實(shí)際中大量使用的主要是聚本乙烯泡沫和硬泡聚氨酯等可燃的有機(jī)保溫材料，雖然這些有機(jī)保溫材料具有保溫效果好、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但其材料本身的易燃性及在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量有毒氣體的特性也是造成火災(zāi)事故頻發(fā)和人員大量傷亡的主要原因。

(二)建筑外墻外保溫系統(tǒng)尚無完整的防火技術(shù)規(guī)范

隨著保溫節(jié)能的推廣，我國建筑保溫節(jié)能的規(guī)模已處于世界領(lǐng)先的地位，但縱觀我國現(xiàn)行的消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑外墻保溫系統(tǒng)尚無完整的防火技術(shù)要求，在已發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》、《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)》和《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》中也只是對(duì)外墻保溫材料的燃燒性能提出了要求，而對(duì)外墻外保溫系統(tǒng)防火等級(jí)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、防火構(gòu)造和限定使用范圍在現(xiàn)行的國家消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中還沒有具體的規(guī)定。

(三)建筑外墻外保溫系統(tǒng)的整體防火安全性差

建筑外墻外保溫系統(tǒng)通常是由界面層(混凝土等光面墻)、熱保溫層和飾面層構(gòu)成的具有保溫隔熱效能的體系。目前廣泛應(yīng)用的主要有聚苯乙烯泡沫(EPS)板薄抹灰系統(tǒng)、擠塑聚苯乙烯泡沫(XPS)板薄抹灰外保溫系統(tǒng)、聚氨酯泡沫(PU)薄抹灰外保溫系統(tǒng)、膠粉EPS顆粒保溫漿料外保溫系統(tǒng)、現(xiàn)澆混凝土復(fù)合無網(wǎng)EPS板外保溫系統(tǒng)、巖棉薄抹灰外保溫系統(tǒng)等，其中，EPS板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)為全國普遍推廣使用的技術(shù)，幾乎占節(jié)能建筑的90%以上。但聚苯板薄抹灰系統(tǒng)整體防火性能較差，主要體現(xiàn)在一是聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)多以點(diǎn)黏式粘貼，保溫板材和基層墻面容易形成空腔。二是保溫層在水平和垂直方向及建筑物的外墻轉(zhuǎn)角兩側(cè)以及窗口、門洞周圍未采用不燃性材料進(jìn)行防火分隔。三是火災(zāi)發(fā)生后，聚苯板受熱產(chǎn)生的熱熔縮變形以及網(wǎng)格布過熱折斷會(huì)導(dǎo)致瓷磚墜落，對(duì)逃生人員和火災(zāi)撲救人員造成危害，特別是當(dāng)墻體保溫材料表面砂漿龜裂、脫落后，會(huì)很快引燃保溫材料，使火災(zāi)迅速蔓延。

三、提高建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火安全性對(duì)策

(一)制定符合我國國情的建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火技術(shù)規(guī)范

歐美國家對(duì)外墻保溫系統(tǒng)均有防火安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范比較系統(tǒng)，如歐洲標(biāo)準(zhǔn)E－TAG004《有抹面層的外墻外保溫復(fù)合系統(tǒng)歐洲技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證》中規(guī)定，防火等級(jí)的測定和相關(guān)的測試需進(jìn)行兩次:一次為整個(gè)體系，另一次僅為保溫材料。同時(shí)要求對(duì)外墻外保溫的防火要求將依據(jù)法律、法規(guī)和適用于建筑物最終使用的管理?xiàng)l例而定。美國紐約州建筑指令中明確規(guī)定耐火極限低于2h的聚苯板薄抹灰墻外保溫系統(tǒng)不允許用在高于22.86m的住宅建筑中，德國有因聚苯板薄抹灰系統(tǒng)防火安全性達(dá)不到要求而不能在22m以上建筑物使用的相關(guān)規(guī)定;英國有18 m以上建筑物不允許使用聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)的規(guī)定。因此在制定我國的建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火技術(shù)規(guī)范時(shí)可以參考?xì)W美國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，但同時(shí)要緊緊結(jié)合我國的實(shí)際情況，特別是結(jié)合目前我國社會(huì)整體消防安全意識(shí)較為薄弱，而城市化發(fā)展又非常迅速，高層、超高層建筑在城市建設(shè)中大量出現(xiàn)，建筑密集，人員集中的實(shí)際情況，制定出在保溫系統(tǒng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、防火構(gòu)造、限定使用范圍等方面嚴(yán)于歐美國家的建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火技術(shù)規(guī)范。

(二)采用防火構(gòu)造，提高外墻外保溫系統(tǒng)的整體防火安全性

采用可燃或難燃外墻保溫材料時(shí)，只有采取防火構(gòu)造，才能提高外墻外保溫系統(tǒng)的整體防火安全性。外墻外保溫系統(tǒng)的防火構(gòu)造措施包括無空腔構(gòu)造、防火隔斷和防火保護(hù)面層。

1.無空腔構(gòu)造。有機(jī)保溫板與基層墻體之間或與裝飾面層之間如果有空腔存在，將在火災(zāi)發(fā)生時(shí)為燃燒提供氧氣，在火災(zāi)發(fā)生后提供煙囪通道，加速火災(zāi)的蔓延。因此，無空腔做法可解決空腔帶來的火災(zāi)危害。所以在保溫板的施工工藝中，要避免使用產(chǎn)生空腔的點(diǎn)粘法，盡量采用滿粘法。

2.防火隔斷。防火隔斷即系統(tǒng)的防火隔離條帶構(gòu)造或防火分倉構(gòu)造，能夠有效地阻止火焰蔓延，防止外墻外保溫系統(tǒng)墻面整體燃燒。防火隔斷可選擇礦棉和玻化微珠保溫漿料等不燃材料，并且在垂持方向和水平方向都應(yīng)該設(shè)置。也可以利用窗臺(tái)或伸縮縫，采用混凝土板作為隔火條帶。防火隔斷的尺寸應(yīng)該根據(jù)建筑的重要性和保溫材料的燃燒性能確定，外形要與建筑外立面效果協(xié)調(diào)。

3.防火保護(hù)面層。保護(hù)面層可以減少和消除火災(zāi)對(duì)保溫材料的侵襲，水泥砂漿就可以作為保溫層的防火保護(hù)面層，不過在火災(zāi)條件下，普通水泥砂漿容易開裂，影響防護(hù)效果，應(yīng)該改善防護(hù)砂漿的耐火性能;也可以采用?；⒅楸貪{料和巖棉等不燃材料作為防火保護(hù)面層。防火面層的厚度越厚，防火保護(hù)效果越好，應(yīng)該通過試驗(yàn)和外墻外保溫的防火要求確定防火保護(hù)面層的種類和厚度。

(三)積極推廣使用不燃無機(jī)保溫材料組成的建筑外墻保溫系統(tǒng)

建筑外墻外保溫系統(tǒng)的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要取決于保溫材料的燃燒性能，保溫材料是外墻外保溫系統(tǒng)防火性能的核心，采用無機(jī)不燃材料組成的保溫系統(tǒng)可以大大降低外墻保溫系統(tǒng)的火災(zāi)危險(xiǎn)性，從而從根本上解決外墻外保溫系統(tǒng)防火安全性問題。

巖棉、玻璃棉、膨脹?；⒅楸貪{料均為無機(jī)不燃保溫材料，特別是巖棉，是一種優(yōu)質(zhì)高效的保溫材料，具有容重輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、不燃無毒、化學(xué)性能穩(wěn)定、使用周期長等優(yōu)點(diǎn)，在國外大量使用。但由于國產(chǎn)巖棉板價(jià)格較高及其在抗拉強(qiáng)度及吸水率等技術(shù)性能指標(biāo)與國外產(chǎn)品相差較大，因而其在外墻保溫系統(tǒng)方面的應(yīng)用受到了限制，如能改善其抗拉強(qiáng)度及吸水率等技術(shù)性能指標(biāo)并適當(dāng)降低價(jià)格，就可以在我國大面積推廣其在外墻保溫系統(tǒng)的應(yīng)用。與巖棉、玻璃棉相比，膨脹玻化微珠保溫漿料防火性能和經(jīng)濟(jì)性能都好，值得推廣，不過要加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，確保膨脹?；⒅楸貪{料的保溫性能和力學(xué)性能，此外，還應(yīng)該加強(qiáng)膨脹珍珠巖、膨脹蛭石等無機(jī)保溫砂漿的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用。

粉煤灰也叫飛灰，一般由熱電廠煙囪收集的灰塵制得，屬于火山灰性質(zhì)的混合材料，是一種防火性能非常好的隔熱材料。目前國內(nèi)多個(gè)單位已研制成功了以粉煤灰、水泥、水泥改性劑、發(fā)泡劑為主要成分的無機(jī)防火保溫板，該產(chǎn)品具有節(jié)能、環(huán)保、防火、隔音吸聲、耐久抗裂、不老化等優(yōu)點(diǎn)，是一種應(yīng)用前景非常廣闊的不燃無機(jī)保溫材料。

頻繁、慘烈的因建筑外墻保溫材料引發(fā)的火災(zāi)警示我們，建筑外墻外保溫系統(tǒng)存在的火災(zāi)隱患已經(jīng)成為了事關(guān)民生安全的重大問題，針對(duì)我國的實(shí)際情況，只有建立完善建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火技術(shù)規(guī)范、積極推廣使用不燃無機(jī)保溫材料、嚴(yán)格防火技術(shù)措施才能從根本上解決建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防火安全性問題，從而減少和杜絕因建筑外墻保溫材料引發(fā)的火災(zāi)。

［1］卓萍，王國輝，杜霞，等.我國建筑外墻保溫系統(tǒng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及趨勢［J］.消防科學(xué)與技術(shù)，2011，(1):8－11.

［2］李京，戰(zhàn)峰.建筑外墻保溫材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性與防火措施［J］.安全技術(shù)，2009，(11):16－18.

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