高層建筑外墻保溫系統(tǒng)防火材料選型及防火措施研究

朱小楊 重慶市渝北區(qū)消防救援支隊工程師

隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，高層建筑的建設規(guī)模不斷擴大。由于人們對居住的要求越來越高，因此在進行建筑施工時需高度重視外墻保溫與防火功能的完善。通過選擇恰當的防火材料以及采用合理的防火措施，做到避免出現(xiàn)安全隱患，從而保障人們的生命財產安全。

1 高層建筑外墻保溫系統(tǒng)材料概述

在建筑外墻中，外墻保溫系統(tǒng)不僅需具備良好的保溫與隔熱效果，還要提高建筑整體的美觀性。在保溫系統(tǒng)中，保溫材料是核心內容，其質量的好壞直接影響建筑的保溫與隔熱效果。常見的保溫材料主要分為4 種：第一種為無機保溫材料，主要包括礦物棉和玻璃棉，優(yōu)點是不會燃燒；第二種為有機無機復合保溫材料，主要以膠粉聚苯顆粒保溫漿料為主，具有不容易燃燒的特點；第三種為有機保溫材料，主要包括聚氨酯、酚醛、聚苯板，很容易燃燒；第四種為其他材料，主要以瓷磚和砂漿等材料為主，具有不會燃燒的特點。

目前我國建筑行業(yè)中，企業(yè)積極響應國家提出的節(jié)能降耗號召，重視建筑的安全性和可靠性。因此，在完善保溫系統(tǒng)功能的同時，需充分考慮保溫系統(tǒng)的防火安全。外墻保溫系統(tǒng)發(fā)生火災的主要時段包括材料正式入場、行材料上墻操作以及建筑正式投入使用，為了進一步提高保溫系統(tǒng)的防火性能，需合理應用防火材料，并制定有效的防火措施。

2 常見防火材料的特點

2.1 巖棉礦棉類不燃材料的燃燒特點

在常溫條件下，巖棉和礦渣棉有固定的導熱系數，而且系數極低，加之材料自身隸屬于無機質硅酸鹽纖維，因此具有不可燃特性。然而若對材料進行加工，就需在材料中添加有機粘結劑等物質，這樣就會影響材料的燃燒性能。因此在判斷巖棉和礦渣棉類的材料燃燒性能時，通常會將可燃性粘結劑的添加量作為判斷的重要依據[1]。

2.2 膠粉聚苯顆粒的熱分解與燃燒特點

膠粉聚苯顆粒保溫漿料中包含有機材料和無機材料，是一種復合型保溫材料。在材料中，聚苯顆粒的體積比較大，占據整個材料的4/5，導熱系數極低，具有難以燃燒的特點。加熱膠粉聚苯顆粒時，顆粒會逐漸熔化，但并不會隨著溫度的增加而燃燒。無機材料會對聚苯顆粒形成保護，當聚苯顆粒逐漸熔化后會形成封閉的空腔，進一步降低材料的導熱系數[2]。

2.3 聚苯乙烯的熱分解與燃燒特點

聚苯乙烯泡沫材料的熱塑性比較高，是一種高分子保溫材料。對聚苯乙烯進行加熱處理時，材料會逐漸熔化。聚苯板的熱變形溫度不超過98 ℃，最低溫度為70 ℃，其溫度的差異性與材料所使用的配方和后期處理方式有關。碳氫元素是聚苯乙烯的全部元素，其自身具備容易燃燒的性質，在尚未進行阻燃處理的情況下，氧指數比較低。材料燃燒后會釋放較多熱量和煙氣，還會發(fā)生收縮和熔化等現(xiàn)象，導致保溫系統(tǒng)內部產生空腔，繼而發(fā)生劇烈燃燒，而且燃燒所產生的滴落物也具備誘發(fā)燃燒的性質[3]。

2.4 聚氨酯的熱分解與燃燒特點

與其他有機保溫材料相比，硬質泡沫聚氨酯材料的性能最好。若溫度不超過202 ℃，聚氨酯通常不會發(fā)生分解。加熱熱固性材料時，材料會逐漸分解，繼而產生容易燃燒的氣體，遇火會形成碳化層。聚氨酯泡沫在未作阻燃處理之前，氧指數比較低，此外在受熱狀態(tài)下，其所產生的分解物和因燃燒而導致的最終產物具有一定的毒性。

2.5 酚醛樹脂的熱分解與燃燒特點

作為一種效率高、質量有保障的保溫材料，酚醛樹脂泡沫材料遇火后通常不會輕易燃燒。如果溫度超過400 ℃，該材料會發(fā)生灼燒，但不會產生火焰。將火源排除后，材料可能會持續(xù)陰燃，但不會產生較多的煙氣。

3 高層建外墻保溫系統(tǒng)存在的安全隱患

3.1 缺乏防火安全意識

在開展外墻保溫系統(tǒng)施工時，需選擇合適的保溫材料，這將直接關系到建筑防火安全系數。目前，在外墻保溫系統(tǒng)中的保溫材料主要有無機保溫、有機無機復合保溫以及有機高分子保溫3 種。其中，有機高分子材料具有極佳的保溫性能，而且成本不高，因此在施工中具有廣泛的應用空間。然而在該材料中，以聚苯乙烯泡沫塑料為代表的材料很容易發(fā)生燃燒，若不采取有效的防火措施則會增加建筑的安全隱患?，F(xiàn)階段，建筑外墻保溫系統(tǒng)建設缺乏統(tǒng)一的規(guī)章制度，設計保溫材料時，應充分結合防火要求，增強防火安全意識，保證建筑安全。

3.2 產生有毒氣體和煙氣

據了解，火災之所以會造成人員傷亡，主要是由于受害者吸入有毒氣體，或因煙霧彌漫而發(fā)生窒息。大部分保溫系統(tǒng)中所采用的材料以泡沫高分子材料為主，這些材料遇火后容易燃燒，同時會產生較大的煙霧量，而且這些煙霧具有一定的毒性，人們一旦吸入煙霧，其生命安全就會面臨威脅[4]。由于毒氣的流動速度很快，若不能及時控制火災范圍，就會導致其在建筑空間中迅速蔓延，進一步增加救援難度。

3.3 施工安全隱患

進行建筑外墻保溫系統(tǒng)施工時，要考慮材料的可燃性以及發(fā)生火災的常見階段。當材料順利抵達施工現(xiàn)場后，如果遇到明火，則很容易發(fā)生燃燒，若不及時控制，就會迅速蔓延。在施工現(xiàn)場中，由于施工人員缺乏完善的安全管理經驗，存放材料不規(guī)范，導致部分高分子材料直接放在現(xiàn)場，暴露在空氣中，一旦發(fā)生明火，很容易導致材料燃燒。此外，在施工中會使用許多木質板材，若不能對其進行有效保護，也很容易誘發(fā)火災。

3.4 防火構造不完善

進行建筑防火設計時，要考慮火災對建筑帶來的影響，盡可能將其控制在最小范圍內，這樣就能保證建筑的整體安全。對建筑外墻保溫系統(tǒng)進行防火設計時，要對防火區(qū)域進行合理劃分，從而完善保溫系統(tǒng)的功能。目前，大多數建筑外墻保溫系統(tǒng)主要是以貫通方式包裹在整個外墻上，并未對系統(tǒng)進行合理分區(qū)。系統(tǒng)內部存在連續(xù)性可燃材料的保溫層，增加了火災蔓延的危險性。在這種情況下，火勢會在較短的時間內發(fā)生蔓延，繼而形成火災。盡管我國已出臺相關政策和制度，要求在可燃保溫材料外保溫系統(tǒng)中設置防火隔離帶，但在實際執(zhí)行的過程中并未充分落實這一要求。

4 高層建筑外墻保溫系統(tǒng)防火措施

隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，高層建筑越來越多，在外墻保溫系統(tǒng)施工中，人們開始積極應用多種多樣的保溫材料。為了獲得良好的防火效果，需要采取有效的防火措施，以減少建筑所面臨的火災隱患。

4.1 加強對無機類保溫材料的應用

合理選擇建筑外墻的保溫材料能夠減少火災發(fā)生的可能性。具備不燃性能或者阻燃性能的材料通常能夠有效抵御火災，避免火勢進一步擴大，從而減少火災造成的損失。在大部分建筑外墻保溫施工中，人們會選擇有機高分子保溫材料，但這些材料具有可燃性，因此要盡量增加對無機類保溫材料的應用，進一步減少火災所帶來的危害。此外，要加強對無機保溫材料應用體系的開發(fā)，這樣才能更好地滿足外墻保溫系統(tǒng)的需求，從而有效解決火災隱患。但是目前無機類保溫材料的價格比較高，與之相關的生產工藝水平比較落后，現(xiàn)有的無機類保溫材料保溫系統(tǒng)的研究力度也十分有限，很大程度上限制了研究進展。因此，需要積極開展有機與無機復合型外保溫系統(tǒng)的研究，發(fā)揮出各個保溫材料的優(yōu)勢，從而設計出滿足防火要求的保溫系統(tǒng)。

4.2 加強對外墻保溫材料的控制

4.2.1 重視對外墻保溫材料的質量控制

首先，要確保外墻保溫材料具備優(yōu)越的防火性能和保溫性能。其次，發(fā)揮監(jiān)理消防和相關職能部門的作用，嚴格監(jiān)督和管理外墻保溫材料，并做好材料的驗收工作，從而減少火災隱患。最后，積極治理保溫材料，施工單位要落實與建筑有關的消防安全措施。在進行建筑工程驗收時，需檢查消防設施、消防通道和相關器材。

4.2.2 對保溫材料的標準進行嚴格的規(guī)范與控制

近年來，我國發(fā)生過許多由于外墻保溫材料而誘發(fā)的火災事故。為了避免此類問題的發(fā)生，制定了一系列政策法規(guī)和外墻保溫材料的設計標準。但盡管如此，與發(fā)達國家相比，我國的政策規(guī)定仍存在許多不足之處。比如進行防火保溫材料生產和驗收時，缺乏相應的技術標準和驗收標準，導致部分保溫材料雖然防火性能不足，但還是被繼續(xù)應用到施工中。以聚苯板材料為例，作為一種常見的外墻保溫材料，其保溫性能雖然比較優(yōu)越，但卻缺乏有效的防火性能。目前，許多國家對聚苯板材料的使用進行了嚴格規(guī)定，我國也制定了相應的規(guī)定，但并未作出硬性規(guī)定，導致在實際施工的過程中還會應用。對此，我國要進一步優(yōu)化與之相關的制度和標準，或者設置相應的法律法規(guī)，從而減少對聚苯板等材料的應用。

4.2.3 重視外墻保溫材料的防火性能設計

加強對外墻保溫材料的防火性能設計，需要做到以下3 點。第一，在施工的過程中要使用具有優(yōu)越防火性能、不容易燃燒的材料。第二，如果使用不具備優(yōu)越防火性能的材料就要采取相應的密封措施，可采用必要的砂漿對材料進行涂抹，將其固定到墻面中，提高密封效果。第三，要對材料進行合理設計，積極開發(fā)和利用具有優(yōu)越節(jié)能與環(huán)保性能的材料。我國要加強對有機保溫材料的研究，進一步完善阻燃改性技術。此外需要積極開發(fā)更加高效的有機保溫材料，使其具備優(yōu)秀的阻燃性能，避免產生有毒氣體，這樣才能有效提高外墻保溫系統(tǒng)的防火性能。

4.3 重視施工安全防火管理

4.3.1 加強防火安全教育

進行建筑外墻保溫施工時，要提高廣大施工人員的思想覺悟與安全防范意識，使其能夠充分意識到安全防火的必要性。通過對施工人員展開防火安全教育，使其能夠了解不同保溫材料的特點，掌握必要的防火知識和技能，做到防患于未然。一旦發(fā)生火災，施工人員可以冷靜應對，正確處理，有效控制火災范圍，從而減少不必要的損失[5]。

4.3.2 重視施工現(xiàn)場消防安全管理

施工現(xiàn)場環(huán)境比較復雜，一旦現(xiàn)場中存在明火就可能會成為材料燃燒的誘因。目前我國建筑施工現(xiàn)場的消防水平不足，管理人員的安全意識還有待提升。要結合實際情況，加大巡查力度，重視消防安全檢查，制定有效的防火措施，并確保其得到有效落實，從而避免發(fā)生火災。施工現(xiàn)場消防安全管理主要包含以下幾個方面的內容。

第一，要選擇合適的材料，確保材料的質量符合標準。第二，嚴格按照設計的要求進行施工。通過合理區(qū)分保溫系統(tǒng)，使施工具有針對性，并合理設置防火間距。如果沒有對保溫材料進行涂抹或者設置防護層，在施工時就要保證高度的合理性，避免高度過高，還要及時對材料進行覆蓋，減少材料暴露的時間。第三，若在施工現(xiàn)場使用明火，需加大安全管理與監(jiān)督力度。首先，嚴格按照用火管理的要求進行操作，確保手續(xù)齊全，并對從事特殊工種的人員進行培訓和考核，確定其持證上崗；其次，設置足夠數量的消防器材，及時清理現(xiàn)場中的各類易燃物和可燃物，由專門的人員負責監(jiān)督；最后，及時對現(xiàn)場進行檢查，確保現(xiàn)場不存在任何安全隱患[6]。

4.4 選擇合適的外墻構造形式

由于建筑所在地區(qū)不同，其對外墻保溫的要求亦有所不同。為了提高保溫效果和安全系數，要選擇恰當的外墻保溫構造形式。例如將自保溫技術與外墻門窗改造技術相結合，設置必要的遮陽措施，這樣既能達到隔熱效果，又能節(jié)省能源。此外，也可將夾芯保溫、自保溫技術以及外保溫技術相結合，減少保溫材料的厚度，提高外墻保溫系統(tǒng)的技術含量。

5 結語

全面了解和掌握各類防火材料的性能與特點，采取因地制宜的措施，確保外墻保溫系統(tǒng)的防火性能更加完善，做到避免出現(xiàn)安全隱患，從而保障人民的生命財產安全，使人們可以放心入住。