云南省某工程外墻外保溫系統(tǒng)防火施工技術(shù)

周 白 霞

(公安消防部隊(duì)高等?？茖W(xué)校，云南 昆明 650208)

1 概述

我國(guó)2006年1月1日開(kāi)始施行《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》，該規(guī)定有力的推動(dòng)了外墻外保溫技術(shù)的發(fā)展，但也帶來(lái)了嚴(yán)峻的消防安全問(wèn)題，我國(guó)連續(xù)發(fā)生了多起影響巨大的外墻外保溫系統(tǒng)火災(zāi)。2009年2月9日，在建的中央電視臺(tái)北配樓由于外墻外保溫系統(tǒng)被煙花引燃發(fā)生特別重大火災(zāi)事故。2010年11月15日，上海市靜安區(qū)膠州路一幢正在進(jìn)行外墻外保溫施工的教師公寓發(fā)生火災(zāi)。2011年2月3日，沈陽(yáng)皇朝萬(wàn)鑫國(guó)際大廈外墻外保溫系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)，大火造成B座樓整幢及A座樓的表面及部分房間過(guò)火。建筑外墻外保溫系統(tǒng)連續(xù)發(fā)生的大火，使外墻外保溫系統(tǒng)的防火安全問(wèn)題成為了公安消防部門(mén)和建筑行業(yè)研究的焦點(diǎn)[1]。如何在確保質(zhì)量和安全的前提條件下，推進(jìn)外墻外保溫系統(tǒng)的應(yīng)用，確保建筑節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，成為了建筑業(yè)和消防部門(mén)必須解決的重點(diǎn)問(wèn)題。

2 外墻外保溫系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用

外墻外保溫系統(tǒng)是用導(dǎo)熱系數(shù)較低的無(wú)機(jī)或有機(jī)絕熱隔熱材料與建筑物外墻粘合或嵌合固定，處于建筑外墻并增加外墻的平均熱阻率達(dá)到保溫隔熱效果，有效地減少建筑取暖或致冷能耗的建筑節(jié)能施工技術(shù)[2]。我國(guó)在世界減排會(huì)議上承諾：2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放將比2005年下降40%～45%，而我國(guó)建筑行業(yè)占用的能源占全國(guó)總能耗的20%左右，所以建筑行業(yè)必須節(jié)能減排以實(shí)現(xiàn)國(guó)家的CO2減排目標(biāo)[3]。而外墻散失的能量約占建筑總能耗的25%～28%[4]，因此，要實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能減排必須執(zhí)行外墻保溫施工。目前，應(yīng)用于外墻的節(jié)能技術(shù)主要是將保溫隔熱體系置于外墻結(jié)構(gòu)墻體外側(cè)的外墻外保溫技術(shù)，該技術(shù)不但可以滿足寒冷地區(qū)冬天取暖節(jié)能和炎熱地區(qū)夏天致冷節(jié)能，還可以保護(hù)建筑外墻，延長(zhǎng)建筑使用壽命，是我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的外墻保溫技術(shù)。

但是，伴隨著外墻外保溫技術(shù)的快速發(fā)展，由于對(duì)保溫材料燃燒性能把關(guān)不嚴(yán)，對(duì)有機(jī)可燃保溫材料的施工技術(shù)和防火構(gòu)造技術(shù)缺乏研究和規(guī)定，導(dǎo)致有機(jī)保溫材料的使用備受質(zhì)疑，也導(dǎo)致外墻保溫系統(tǒng)的推廣應(yīng)用受到阻礙，2011年3月14日，公安部消防局發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步明確民用建筑外保溫材料消防監(jiān)督管理有關(guān)要求的通知》，要求民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級(jí)的不燃材料。該通知雖然提升了外墻保溫系統(tǒng)的消防安全，但卻由于不燃保溫材料生產(chǎn)能力不足和有的不燃保溫材料隔熱效能差，施工難度大導(dǎo)致很多工程陷入停滯而阻礙了我國(guó)建筑節(jié)能減排的進(jìn)程。參考?xì)W美等發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行外墻保溫施工時(shí)，對(duì)不同高度、不同用途、不同安全等級(jí)的建筑外墻保溫系統(tǒng)不僅僅是提高保溫材料燃燒性能，更重要的是增加保溫系統(tǒng)防火構(gòu)造的兩種消防安全通行做法[5]，我國(guó)相關(guān)部門(mén)也客觀全面分析外墻外保溫系統(tǒng)的防火安全問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題開(kāi)展研究，制定出既能實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能減排目標(biāo)，又能滿足消防安全的要求的措施。

3 外墻外保溫系統(tǒng)的消防安全問(wèn)題

隨著建筑節(jié)能減排施工的推進(jìn)和外墻外保溫系統(tǒng)的全面應(yīng)用，外墻保溫材料火災(zāi)特別是沈陽(yáng)皇朝萬(wàn)鑫大廈、上海膠州教師公寓、北京央視新址附屬文化中心等高層建筑外墻外保溫火災(zāi)，火勢(shì)蔓延迅速，煙氣毒害嚴(yán)重、人員疏散和火災(zāi)撲救困難，火災(zāi)均造成巨大的損失和社會(huì)影響[6]。總結(jié)以上三起火災(zāi)的消防安全問(wèn)題，不僅與使用燃燒性能差的有機(jī)保溫材料有關(guān)，更與保溫系統(tǒng)幾乎沒(méi)有設(shè)置防火構(gòu)造有關(guān)。

3.1 保溫材料燃燒性能問(wèn)題

目前，我國(guó)用于建筑外墻的保溫材料主要是三大類(見(jiàn)表1):一類是廣泛應(yīng)用的導(dǎo)熱系數(shù)低保溫效果好的B2級(jí)的有機(jī)可燃保溫材料，如聚苯乙烯泡沫塑料EPS,XPS和硬泡聚氨酯PU。一類是產(chǎn)量低價(jià)位高自重大保溫效果差的A級(jí)無(wú)機(jī)不燃保溫材料，如玻璃棉、巖棉和無(wú)機(jī)保溫砂漿。一類是新型有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合B1級(jí)難燃保溫材料，如膠粉聚苯顆粒保溫漿料。常用保溫材料的燃燒性能見(jiàn)表1。

表1 常用保溫材料的燃燒性能

分析以上三起火災(zāi)，都與使用了B2級(jí)可燃的有機(jī)保溫材料有關(guān)。

3.2 保溫系統(tǒng)施工防火構(gòu)造技術(shù)問(wèn)題

參考?xì)W美等國(guó)家的通行做法，結(jié)合我國(guó)建筑材料和施工技術(shù)的實(shí)際情況，公安部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在2009年聯(lián)合發(fā)布了《民用建筑外墻保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》，明確要求：當(dāng)外墻保溫材料采用不低于B2級(jí)的可燃材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑高度不同每層或隔層設(shè)置水平防火隔離帶；保溫材料應(yīng)采用不燃材料做防護(hù)層，防護(hù)層厚度不應(yīng)低于3 mm，防護(hù)層應(yīng)能將保溫材料完全覆蓋。然而，分析以上三起火災(zāi)，在可燃保溫材料的外保溫系統(tǒng)中都沒(méi)有設(shè)置防火隔離帶，導(dǎo)致火勢(shì)在豎向空間快速蔓延迅速擴(kuò)大。

4 外墻外保溫系統(tǒng)防火構(gòu)造技術(shù)措施

在我國(guó)外墻保溫系統(tǒng)中約80%的主體保溫材料為聚苯乙烯和聚氨酯泡沫等有機(jī)可燃保溫材料[7]。隨著節(jié)能減排目標(biāo)的逐步提高，此類自重小施工快捷保溫效果好的可燃有機(jī)保溫材料的市場(chǎng)將更大，使用厚度也會(huì)有所增加，消防安全問(wèn)題將更加嚴(yán)峻。GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范中明確規(guī)定，建筑的保溫系統(tǒng)當(dāng)保溫材料的燃燒性能為B1級(jí),B2級(jí)時(shí)，其外保溫系統(tǒng)應(yīng)從有空腔的粘結(jié)固定方式、無(wú)空腔粘結(jié)固定方式、設(shè)置耐火窗、設(shè)置防火隔離帶、設(shè)置防火保護(hù)面層等方面提高系統(tǒng)的防火能力[8]。規(guī)定當(dāng)保溫材料的燃燒性能為B1級(jí),B2級(jí)時(shí)，應(yīng)每層或隔層設(shè)置A級(jí)的水平防火隔離帶，高度不應(yīng)小于300 mm；可能保溫材料表面應(yīng)采用一定厚度的不燃材料完全包覆。根據(jù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，云南某工程采用了以下施工技術(shù)。

4.1 外墻外保溫?zé)o空腔施工技術(shù)

有空腔施工技術(shù)是類似玻璃幕墻與建筑基層墻體間存在空隙的施工做法，這種做法形成的空隙沿外墻豎向連通造成煙囪效應(yīng)助長(zhǎng)火勢(shì)。而無(wú)空腔施工是保溫材料和基層墻體之間，保溫材料和保護(hù)層或裝飾層之間均無(wú)空隙，云南某工程的具體施工方法是：在鋼筋混凝土基層墻體上用基本厚度為20 mm厚的1∶3的水泥防水砂漿先做找平層，再在找平層上采用滿粘法涂覆4 mm～6 mm厚的強(qiáng)力專用粘結(jié)膠，在粘結(jié)膠外按照設(shè)計(jì)要求粘結(jié)固定保溫裝飾一體板，板與板之間的分隔縫隙嵌入保溫壓條并用硅酮耐候密封膠填塞，以此保證基層墻體與保溫材料之間沒(méi)有空腔。該工程通過(guò)無(wú)空腔的防火構(gòu)造施工，隔絕了保溫材料燃燒形成煙囪通道的可能性，建筑投入使用后如果保溫材料著火，也難以持續(xù)燃燒形成重大火災(zāi)。

4.2 采用防火隔離帶構(gòu)造施工技術(shù)

自外墻外保溫系統(tǒng)推廣應(yīng)用以來(lái)，我國(guó)科研部門(mén)就開(kāi)展了外墻外保溫的防火研究工作，中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑防火研究所、公安部四川消防科學(xué)研究所和公安部天津消防科學(xué)研究所通過(guò)大尺寸模型火試驗(yàn)和利用實(shí)體建筑的大尺寸窗口火試驗(yàn)來(lái)研究外保溫系統(tǒng)的防火技術(shù)措施，進(jìn)行了防火隔離帶構(gòu)造措施的研究工作。根據(jù)EPS薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)采用巖棉防火隔離帶進(jìn)行防火構(gòu)造處理后的實(shí)體建筑火災(zāi)試驗(yàn)，當(dāng)建筑內(nèi)部形成轟燃，火焰由窗口溢出并直接作用于外墻上的保溫系統(tǒng)時(shí)，沒(méi)有導(dǎo)致外墻上有大面積的防護(hù)層脫落和保溫材料燃燒現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)表明，防火隔離帶能有效阻止火焰蔓延[9]。因此在本工程的施工過(guò)程中，也根據(jù)設(shè)計(jì)要求運(yùn)用巖棉條防火隔離帶進(jìn)行了隔斷。具體施工方法是，每2層在窗洞上方的樓板位置處圍繞建筑物的整圈，在粘結(jié)膠外粘結(jié)固定300 mm高，與聚氨酯保溫層等厚的巖棉條，再在巖棉條外固定石材裝飾層。以此劃分合理的防火隔斷或防火分倉(cāng)，有效阻止火焰蔓延，防止外墻外保溫系統(tǒng)墻面產(chǎn)生整體燃燒。

4.3 采用防火保護(hù)面層的施工技術(shù)

在有機(jī)保溫材料的外側(cè)設(shè)置防火保護(hù)面層，也是預(yù)防建筑火災(zāi)的有效途徑之一。防火保護(hù)面層的質(zhì)量、穩(wěn)定性及厚度，決定了保溫系統(tǒng)受到熱量或在火焰侵襲時(shí)對(duì)內(nèi)側(cè)有機(jī)保溫材料的保護(hù)能力。在本工程的施工中，采用的是聚氨酯保溫材料和不燃的石材裝飾板緊密粘結(jié)在一起一體板，聚氨酯保溫材料的厚度是35 mm,裝飾石材板的厚度是10 mm,一體板整體鋪上墻面之后，石材就如同一件火災(zāi)防護(hù)服護(hù)在了聚氨酯的外層對(duì)聚氨酯起到防火保護(hù)的作用。保證了建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防火安全。

5 結(jié)語(yǔ)

建筑節(jié)能與低碳環(huán)保是未來(lái)建筑發(fā)展的基本國(guó)策，建筑外墻外保溫系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這一基本國(guó)策的有效措施，但由于大量使用有機(jī)保溫材料、在保溫系統(tǒng)中不按照要求設(shè)置防火構(gòu)造，導(dǎo)致近年來(lái)連續(xù)發(fā)生多起外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)，使外墻保溫系統(tǒng)的推廣受到質(zhì)疑，使有機(jī)保溫材料的應(yīng)用受到阻礙，如何既保障建筑的消防安全，又實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，我國(guó)建筑科研部門(mén)和消防科研院所都開(kāi)展了模擬和實(shí)體火災(zāi)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，除了提高保溫材料燃燒性能外，還可以加強(qiáng)系統(tǒng)防火構(gòu)造技術(shù)措施，外墻保溫系統(tǒng)中的無(wú)空腔施工、空腔隔斷處理、防火分隔帶、防火保護(hù)層等都是能有效阻隔火勢(shì)發(fā)展蔓延的防火構(gòu)造措施。而云南某工程更用工程實(shí)例證明了采用聚氨酯保溫材料時(shí)，可以通過(guò)無(wú)空腔施工、每2層設(shè)置300 mm厚的巖棉防火隔離帶、外層粘貼裝飾石材一體板的施工技術(shù)提高建筑外墻外保溫系統(tǒng)的消防安全。

[1] 朱春玲.外保溫典型火災(zāi)案例分析及防火技術(shù)措施[J].墻材革新與建筑節(jié)能,2012(11):39-41.

[2] 楊富元.建筑外墻保溫防火的材料選擇及施工要求[J].建筑,2010，36(7):91-93.

[3] 張香萍.外墻外保溫材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性研究及防火對(duì)策[J].山西建筑,2010，36(7):242-243.

[4] 周白霞.無(wú)機(jī)保溫材料在外墻保溫系統(tǒng)中的應(yīng)用展望[J].四川建筑科學(xué)研究,2013(1):91-93.

[5] 宋長(zhǎng)友.高層建筑耐火外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)研究[J].建筑科學(xué)，2008，24(2)：48-49.

[6] 趙 平，季經(jīng)緯，武 爽.基于數(shù)值模擬的外墻保溫體系防火問(wèn)題研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2011(9):40-44.

[7] 賴穗歡.高層建筑外墻保溫體系防火措施探討[J].武警學(xué)院學(xué)報(bào),2013(4):51-53.

[8] GB 50016—2014，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[9] 張 真，賈 樂(lè).施工階段外墻保溫聚苯板的防火[J].建筑安全,2010(2):32-35.