中東市場(chǎng)鋁塑板消防法規(guī)最新動(dòng)態(tài)及技術(shù)對(duì)策

李浩源

（Intertek建筑工程事業(yè)部，上海奉賢區(qū)大葉公路6958號(hào)，201405）

1 鋁塑板的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

鋁塑復(fù)合板簡(jiǎn)稱鋁塑板，是一種性能良好的復(fù)合建筑材料。它的外層一般是厚度為0.2～0.8 mm的鋁板，芯層為塑料。常用的芯層材料是聚乙烯。芯層的兩面通過(guò)高分子膜膠水或熱熔膠跟鋁板熱壓復(fù)合而成。鋁塑板集重量輕、強(qiáng)度好、施工方便、外觀高雅美觀等特點(diǎn)于一身，是一種性價(jià)比很高的裝飾材料。尤其是鋁層進(jìn)行聚偏氟乙烯（PVDF）涂層處理后，表面具有銀灰色的金屬質(zhì)感、視覺(jué)強(qiáng)烈，因此作為現(xiàn)代高層建筑的幕墻材料，為廣大建筑設(shè)計(jì)師所鐘愛(ài)，在世界上被廣泛使用。然而，作為鋁塑板主要成分的聚乙烯芯材是易燃材料，即使添加阻燃劑進(jìn)行改性，還仍具有很大的火災(zāi)危險(xiǎn)性。

2 中東建筑用鋁塑板防火要求

中東地區(qū)對(duì)鋁塑板需求最大的是阿聯(lián)酋，尤其是迪拜。近十幾年來(lái)，為了擺脫對(duì)石油經(jīng)濟(jì)的依賴，迪拜大力發(fā)展旅游和房地產(chǎn)等非石油產(chǎn)業(yè)，一座又一座令人驚嘆的摩天大樓拔地而起。在火熱的建設(shè)浪潮推動(dòng)下，迪拜對(duì)鋁塑板的需求量節(jié)節(jié)攀升，許多摩天大樓大量地使用了鋁塑板作為幕墻材料，造就了迪拜獨(dú)特的建筑風(fēng)景線。

在2011年之前阿聯(lián)酋并沒(méi)有自己的建筑法規(guī)和消防規(guī)范。直到2011年，阿聯(lián)酋才正式頒布和施行他們的第一部生命安全法規(guī) 《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》。 這部法規(guī)對(duì)阿聯(lián)酋新建建筑的防火及生命安全做出了強(qiáng)制的規(guī)定。該法規(guī)第一章就對(duì)建筑的構(gòu)造提出了消防要求，并對(duì)建筑的防火分區(qū)及隔斷的耐火等級(jí)做了明確規(guī)定。

鋁塑板在建筑上主要用于內(nèi)墻和外墻的裝飾 ，《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》這部法規(guī)對(duì)內(nèi)墻和外墻的防火要求稍有不同。例如，針對(duì)酒店、公寓、商場(chǎng)或住宅樓，法規(guī)要求內(nèi)墻必須具備一定的耐火極限性能，此外，內(nèi)墻上的裝飾材料應(yīng)進(jìn)行ASTM E84或NFPA 255表面燃燒性能測(cè)試，不同場(chǎng)所的內(nèi)飾面材料表面燃燒性能要求如表1。

跟內(nèi)墻不同的是，法規(guī)只要求外墻有耐火極限性能，對(duì)作為外墻一個(gè)組成部分的飾面材料，并沒(méi)有阻燃性能要求。

2011 版 《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》的實(shí)施，對(duì)規(guī)范阿聯(lián)酋的建筑消防要求，提高建筑消防安全和生命安全起到了很大的促進(jìn)作用。然而，近幾年在迪拜接連發(fā)生的摩天大樓幕墻火災(zāi)讓阿聯(lián)酋的民防局和民眾對(duì)大量使用在建筑外墻上的鋁塑板產(chǎn)生了擔(dān)憂。這些火災(zāi)中，其中最引人關(guān)注的是阿德里斯酒店（The Address Hotel）大火、火炬大廈 （The Torch Tower）大火以及Tamweel Tower大火。阿德里斯酒店是一座63層高的奢侈酒店，位于地標(biāo)建筑迪拜塔附近。2015年12月31日晚上10時(shí)許，正當(dāng)人們正在期待迪拜塔規(guī)模盛大的跨年煙火表演的時(shí)候，阿德里斯酒店突發(fā)大火。兇猛的火焰從酒店的第二十層外墻向上蔓延至頂層，最后幾乎吞沒(méi)了整個(gè)酒店的一面外墻[4]。這場(chǎng)大火被等待煙花表演的媒體直播到了世界各地，恐怖的火勢(shì)震驚了全球。另一場(chǎng)大火發(fā)生在迪拜的火炬大廈，這座大廈高達(dá)336米，總共有84層，是當(dāng)?shù)啬酥潦澜缟献罡叩墓⒅弧?015年2月21日凌晨，火炬大廈突發(fā)大火，在大風(fēng)的影響下，火勢(shì)從大廈中部的外墻向上蔓延，消防員花了2 h才能控制住火情，其實(shí)這已經(jīng)是火炬大廈在這兩年內(nèi)的第二次火災(zāi)了[5]。還有一場(chǎng)造成數(shù)百人半夜露宿街頭的火災(zāi)發(fā)生在Tamweel Tower大廈。Tamweel Tower是一座34層的公寓，于當(dāng)?shù)貢r(shí)間2012年11月18日凌晨1：30發(fā)生了火災(zāi)，這場(chǎng)大火直到次日的8點(diǎn)19分才被熄滅。根據(jù)當(dāng)?shù)毓俜秸{(diào)查，這場(chǎng)大火源于一個(gè)未熄滅的煙頭。煙頭引燃了堆放在底層的垃圾,之后火勢(shì)沿著外墻迅速向上蔓延到樓頂[6]。上述三場(chǎng)大火災(zāi)引起了人們的深刻反思。這三場(chǎng)火災(zāi)的共性是著火建筑都使用了鋁塑板作為外墻裝飾材料，火災(zāi)都是通過(guò)鋁塑板外墻從低樓層向高樓層蔓延并擴(kuò)大的。

表1 《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》中防火要求Tab.1 Fire protection requirement in UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE

鋁塑板作為幕墻使用在建筑外墻上時(shí)，一般都是通過(guò)掛件固定到建筑主體結(jié)構(gòu)上，這種安裝方式造成了鋁塑板跟建筑主體結(jié)構(gòu)之間形成了一個(gè)空腔?？涨煌鶑牡讓舆B通到建筑的頂層。鋁塑板的芯材聚乙烯本身就是一種易燃材料，占據(jù)鋁塑板約70%的質(zhì)量。建筑著火時(shí)，火場(chǎng)的溫度一般超過(guò)1000℃，在這個(gè)溫度下鋁塑板芯層和表皮的鋁板迅速熔化，加上鋁塑板跟建筑主體之間空腔的“煙囪效應(yīng)”的作用后，火勢(shì)迅速擴(kuò)大。擴(kuò)大的火勢(shì)熔化了更多的易燃芯材，進(jìn)一步助長(zhǎng)了火災(zāi)。如果沒(méi)有外界的干預(yù)和限制，火災(zāi)將越燒越快，直到所有的易燃材料消耗殆盡為止。在這種高溫情況下，即使采用阻燃處理后的聚乙烯作為芯材也無(wú)濟(jì)于事。更為嚴(yán)重的是，在2011年阿聯(lián)酋施行建筑法規(guī)之前，包括阿德里斯酒店在內(nèi)大量的高層建筑早已建成并投入運(yùn)營(yíng)，它們的外墻鋁塑板大都是非阻燃鋁塑板。目前迪拜的250多座高層建筑中，大部分建筑都使用了這種類型的鋁塑板，這無(wú)疑是一個(gè)巨大的火災(zāi)隱患。

這三場(chǎng)大火也同時(shí)也暴露出了這份生命安全法規(guī)的局限性。我們前面提及，法規(guī)對(duì)外墻的耐火極限性能做了限定，但墻體即使具備了法規(guī)所規(guī)定的耐火極限性能，也只能夠在水平方向上阻擋火災(zāi)穿透。而這幾場(chǎng)大火，無(wú)一不是豎直向上蔓延。法規(guī)只要求外墻具有耐火極限性能顯然是不夠的，有必要在耐火極限性能的基礎(chǔ)上，對(duì)外墻材料的表面燃燒性能和火焰?zhèn)鞑バ阅茏龀鲆?guī)定。意識(shí)到這一問(wèn)題的嚴(yán)重性后，阿聯(lián)酋民防局開(kāi)始著手開(kāi)始對(duì)法規(guī)進(jìn)行了修改，并要求已建成的建筑對(duì)非阻燃鋁塑板進(jìn)行徹底更換。更新后的法規(guī)為2017版。新版法規(guī)對(duì)用于外墻的鋁塑板和金屬?gòu)?fù)合板的防火性能提出了詳細(xì)的要求，具體要求匯總?cè)绫?。

表2 2017年《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》中對(duì)于鋁型板和金屬?gòu)?fù)合板的防火性能要求Tab.2 Fire protection requirement of aluminum profile beard and metal composite board in UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE 2017

3 新版法規(guī)鋁塑板防火要求分析及技術(shù)對(duì)策

由于鋁塑板被認(rèn)為是造成幕墻火災(zāi)迅速蔓延的罪魁禍?zhǔn)?，因此無(wú)論外墻是否要求具有耐火性能，新法規(guī)都要求鋁塑板本身具有一定的阻燃性能。

我們先來(lái)看鋁塑板應(yīng)用最多的建筑幕墻，它屬于非承重非耐火外墻，新法規(guī)要求對(duì)鋁塑板進(jìn)行兩類測(cè)試。測(cè)試一采用EN 13501-1[7]和ASTM D1929[8]兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，用于考核鋁塑板自身的阻燃性能。EN 13501-1是歐洲建筑材料燃燒性能評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其分級(jí)和測(cè)試方法跟我國(guó)的GB 8624-2006基本相同。法規(guī)規(guī)定，使用在高層以及公共建筑的鋁塑板及其芯材應(yīng)分別達(dá)到A1級(jí)或A2-s1-d0級(jí)。滿足A1或者A2級(jí)燃燒性能的材料，在國(guó)內(nèi)被認(rèn)為是不燃材料。由于鋁塑板易燃材料主要來(lái)自于芯材，法規(guī)規(guī)定芯材的燃燒性能也須滿足A1或A2-s1-d0等級(jí)。ASTM D1929是一個(gè)塑料燃點(diǎn)測(cè)試方法，可進(jìn)行塑料的自燃點(diǎn)和閃點(diǎn)測(cè)試。測(cè)試二的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都是火焰蔓延性能測(cè)試方法，測(cè)試方法類似，測(cè)試的對(duì)象是外墻構(gòu)件。以NFPA 285[9]為例，它模擬火災(zāi)通過(guò)外墻窗口向上豎向蔓延以及向窗口兩側(cè)橫向蔓延的火災(zāi)場(chǎng)景。測(cè)試樣品為按建筑現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)構(gòu)搭建而成的外墻，墻體寬4.06 m，高5.33 m，測(cè)試時(shí)覆蓋住兩層結(jié)構(gòu)的測(cè)試爐。測(cè)試時(shí)，通過(guò)設(shè)置在一樓的燒嘴噴火模擬下層著火，同時(shí)在外窗前另設(shè)一個(gè)噴火燒嘴，模擬從橫向上蔓延的火焰。測(cè)試爐燃燒30 min后?；穑瑥狞c(diǎn)火開(kāi)始到?；鹬蠡鹧嫱耆鐬橹?，如果外墻豎向火焰蔓延距離小于3.05 m，火焰橫向蔓延距離小于1.52 m，則認(rèn)為樣品通過(guò)測(cè)試。這種測(cè)試方法綜合了外墻的空腔、干掛方式、板間填縫劑等各種現(xiàn)場(chǎng)要素，被認(rèn)為是外墻火焰蔓延性能的一種綜合評(píng)估方法，其測(cè)試結(jié)果比較有實(shí)際意義。NFPA 285鋁塑板幕墻測(cè)試方式詳見(jiàn)圖1的照片。

圖1 NFPA 285幕墻測(cè)試照片F(xiàn)ig.1 Test photo of NFPA 285 curtain wall

從圖1（b)看，一樓的模擬火焰竄出窗外后沿著外墻向上蔓延，很好地模擬了層間的火災(zāi)蔓延情況。

再來(lái)看非承重耐火外墻上鋁塑板的要求，同樣，測(cè)試一要求芯材和鋁塑板應(yīng)分別達(dá)到A1級(jí)或A2-s1-d0級(jí)。區(qū)別點(diǎn)是用在耐火外墻上的鋁塑板還必須跟外墻構(gòu)件作為一個(gè)整體滿足一定的耐火性能等級(jí)。也許有些人看到防火性能要求更高的耐火外墻反而不測(cè)火焰蔓延性能，會(huì)產(chǎn)生疑惑。其實(shí)芯材和鋁塑板達(dá)到A1級(jí)或者A2-s1-d0級(jí)，已經(jīng)杜絕了鋁塑板自身燃燒的可能。此外，耐火墻能把火災(zāi)隔離并保證非受火面的最高溫升不超過(guò)180℃，遠(yuǎn)低于鋁塑板的燃點(diǎn)。A級(jí)的鋁塑板結(jié)合耐火墻體，其實(shí)已起到了雙保險(xiǎn)的作用。

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，法規(guī)對(duì)鋁塑板的防火性能要求有了很大的提高。幕墻用鋁塑板，就板材本身而言，至少要達(dá)到EN 13501-1的B級(jí)才能在阿聯(lián)酋地區(qū)使用。高層建筑及公共建筑是鋁塑板用量最大的地方，這些建筑要求板材要達(dá)到A2或A1級(jí)的燃燒性能。大量的測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，聚乙烯芯材通過(guò)添加阻燃劑進(jìn)行改性后，能達(dá)到的最高燃燒性能也僅僅是B級(jí)而已。目前，國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)出A2級(jí)鋁塑板的工廠寥寥無(wú)幾，這就意味著如果不能開(kāi)發(fā)出A2級(jí)鋁塑板，很多國(guó)內(nèi)廠家將被迫退出中東市場(chǎng)。根據(jù)EN 13501-1的要求，鋁塑板要達(dá)到A2燃燒性能等級(jí)，其芯材的燃燒熱值應(yīng)≤3.0 MJ/kg，作為次要組分的膠粘層其燃燒熱值應(yīng)≤4.0 MJ/m2。目前市場(chǎng)上已經(jīng)有滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的高分子膜膠粘層可用，其技術(shù)也比較成熟。而聚乙烯的燃燒熱值大約為46.0 mJ/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3.0 mJ/kg，因此把芯層的熱值降到3.0 mJ/kg是實(shí)現(xiàn)A2等級(jí)的一個(gè)途徑。日本有些廠家就嘗試在聚乙烯芯層中摻入氫氧化鋁來(lái)實(shí)現(xiàn)阻燃效果[10]。其原理是通過(guò)氫氧化鋁受熱分解的吸熱反應(yīng)，防止芯材溫度上升；同時(shí)分解的水蒸氣可以稀釋可燃?xì)怏w，使其不易燃燒；此外，分解的氧化鋁覆蓋到聚乙烯表面，也起到了阻燃的作用。通過(guò)使用不燃材料作為芯材對(duì)聚乙烯進(jìn)行替換，也是一個(gè)釜底抽薪的解決辦法，但是不燃材料的韌性、加工性以及剝離強(qiáng)度性能不如聚乙烯，需要對(duì)這些性能進(jìn)行平衡。此外，民防局要求鋁塑板必須通過(guò)認(rèn)證并在民防局登記備案后方可在阿聯(lián)酋銷售

，也是鋁塑板廠家一個(gè)不得不跨過(guò)的技術(shù)門(mén)檻。

4 結(jié)語(yǔ)

鋁塑板因其優(yōu)良的力學(xué)性能在建筑幕墻上被廣泛使用，但其易燃的特點(diǎn)帶來(lái)的巨大的火災(zāi)隱患。世界各地相繼發(fā)生的鋁塑板幕墻火災(zāi)，引起了各國(guó)消防部門(mén)的關(guān)注。繼阿聯(lián)酋針對(duì)鋁塑板這一裝飾材料修改建筑防火規(guī)范后，美國(guó)國(guó)際法規(guī)委員會(huì)（International Code Council）也向相關(guān)委員發(fā)出了征詢函，準(zhǔn)備對(duì)國(guó)際建筑法規(guī)（International Building Code）鋁塑板部分的防火要求進(jìn)行修改和更新。澳大利亞也要求所有用在高層建筑上的鋁塑板，2018年起必須通過(guò)火焰蔓延性能測(cè)試才能使用。

阿聯(lián)酋作為中東地區(qū)的標(biāo)桿，其建筑法規(guī)的更新也會(huì)帶動(dòng)這一地區(qū)的規(guī)范更新。倫敦格林菲爾大火的教訓(xùn)，也會(huì)加速英國(guó)新建筑法規(guī)的出臺(tái)。提高鋁塑板阻燃性能在世界上已經(jīng)形成廣泛的共識(shí)，這必然導(dǎo)致鋁塑板行業(yè)的新一輪洗牌。作為鋁塑板生產(chǎn)和出口大國(guó)，國(guó)內(nèi)的廠家應(yīng)抓住這一時(shí)間窗口，盡快完成產(chǎn)品的技術(shù)升級(jí)，才能立于不敗之地，避免被市場(chǎng)淘汰。

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