高層建筑外保溫材料的火災(zāi)危險性及防火安全對策分析

夏建濤

摘要：伴隨建筑領(lǐng)域新材料與新技術(shù)的發(fā)展，以及建筑節(jié)能降耗理念的深入落實，諸多類型外墻保溫材料在高層建筑當(dāng)中得到廣泛應(yīng)用，在大幅度提升高層建筑功能與社會經(jīng)濟效益的同時，也為高層建筑埋下火災(zāi)安全隱患。基于此，主要針對高層建筑外保溫材料的火災(zāi)危險性展開相關(guān)探討分析，提出具有一定針對性的防火安全對策。

關(guān)鍵詞：高層建筑；外墻保溫材料；防火安全

中圖分類號：TU998.1? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2024）03-0110-03

高層建筑外墻保溫材料存在一定的火災(zāi)風(fēng)險。近年來，因建筑保溫材料導(dǎo)致的火災(zāi)事故時有發(fā)生，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來了威脅。這些火災(zāi)事故造成了巨大的經(jīng)濟損失，讓人們對于建筑保溫材料的安全性產(chǎn)生了擔(dān)憂。所以，無論是承建單位還是相關(guān)監(jiān)督部門，都要充分認(rèn)識到建筑外保溫材料的火災(zāi)危險性，要持續(xù)研究行之有效的應(yīng)對措施，從而強化建筑外保溫系統(tǒng)的規(guī)范性，切實提高其防火安全性，保障人們生命財產(chǎn)安全。

1 高層建筑外保溫材料的火災(zāi)危險性

保溫材料通常是指導(dǎo)熱率小于或等于0.2的材料。外墻保溫是將保溫材料和裝飾材料按照某種方法結(jié)合，從而達到保溫目的。高層建筑外保溫材料的火災(zāi)危險性主要表現(xiàn)在：第一，產(chǎn)生立體火災(zāi)的概率較大。在建筑外立面，外保溫材料一旦被引燃，會迅速燃燒，并可能通過燃燒、熱輻射和飛火等方式使火災(zāi)迅速蔓延。這種迅速蔓延的火勢往往在短時間內(nèi)就能將整幢大樓籠罩在濃煙烈火之中。第二，毒氣和煙霧傷害大。外墻保溫大多使用的是聚苯泡沫等有機隔熱層，同時還會加入大量的鹵素類阻燃劑，這些阻燃層在不充分的燃燒及裂解過程中會生成大量CO（一氧化碳）、HCN（氰化氫）等有害氣體，會嚴(yán)重威脅人員安全。第三，隱蔽性強。保溫材料往往填充在夾層，由于封閉性較好，當(dāng)被引燃時，在氧濃度較低情況下，初期一般為陰燃，從外部難以發(fā)現(xiàn)。而且有機保溫材料發(fā)煙量大，救援人員難以在第一時間找到著火點實施救援，等發(fā)現(xiàn)明火時，火勢已經(jīng)迅速蔓延，錯過最佳救援時機，難以控制?，F(xiàn)階段，我國《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和《高層建筑設(shè)計防火規(guī)范》尚未對墻體耐火隔熱做出消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，致使對墻體的耐火隔熱性能沒有明確規(guī)定。在高層建筑發(fā)生火災(zāi)的時候，由于溫度的變化，外墻保溫材料會在溫度的作用下表現(xiàn)為砂漿的開裂與掉落，同時，保溫材料也會被引燃，增大了火勢的傳播面積。與此同時，在外墻被點燃之后，因為內(nèi)部的自動消防系統(tǒng)不能對外墻進行有效保護，特別是在高層建筑外部保溫材料被引燃后，更是很難對其進行有效阻止與撲救。

2 國內(nèi)外高層建筑外保溫防火技術(shù)現(xiàn)狀

2.1? 國內(nèi)外墻保溫防火技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國外墻保溫主要以聚苯乙烯薄層粉刷為主，仍存有以下幾點問題：由于聚苯乙烯薄層噴涂體系防火性能相對不強，發(fā)達國家對其適用范圍有著嚴(yán)格規(guī)定，但在我國目前階段尚未出臺相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因此，幾乎所有聚苯板薄抹灰外保溫的生產(chǎn)廠都對其存在的火災(zāi)風(fēng)險不夠重視。一些國外著名外保溫材料公司因為自身消防安全問題，幾乎全部的聚苯板薄抹灰的生產(chǎn)廠對其產(chǎn)品不能滿足本國有關(guān)的安全要求，由于我國現(xiàn)階段外墻保溫市場規(guī)范性不足，這些公司進入中國之后，在170m及更高的建筑中廣泛使用這種產(chǎn)品。我國高層、超高層建筑采用的外保溫方式也較為常見，其風(fēng)險主要表現(xiàn)為：一是在發(fā)生火災(zāi)時，有機隔熱材料自身燃燒會釋放出大量的毒氣和火苗，對幸存者構(gòu)成極大的威脅；二是聚苯板在高溫燃燒炙烤中熔融變形，網(wǎng)格布的高溫斷裂，會引起瓦片脫落，對幸存者和救援人員都構(gòu)成極大的威脅。在我國，節(jié)能建筑正處于發(fā)展階段，但其墻體外保溫體系的主要保溫材料占到80%左右，且主要采用耐火性能不佳的聚苯薄抹灰體系[1]。

2.2? 國外外墻保溫防火技術(shù)現(xiàn)狀

縱觀國際上建筑外保溫體系的發(fā)展歷程，可以看出，建筑外保溫體系的耐火性能和安全性能始終是建筑外保溫體系使用的首要前提。歐美國家掌握較高的外保溫技術(shù)，對外保溫體系提出了較高的消防安全等級標(biāo)準(zhǔn)要求，對各種外保溫體系及保溫體系都制定了相應(yīng)的火災(zāi)檢測方法和分類準(zhǔn)則（綜合考量其在火災(zāi)中的煙塵及有毒物質(zhì)的排放），并對其在建筑物中的適用區(qū)域做出了明確的界定。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范ETAG004《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》中的要求，應(yīng)根據(jù)EN的分類文檔EN13501-1《建筑產(chǎn)品或組件的燃燒性能分級》，對從A1到E的耐火級別進行試驗，并對試驗的絕緣耐火性進行試驗。其耐火水平有關(guān)試驗應(yīng)分兩次進行，分別為針對整體系統(tǒng)與針對絕熱層。在進行實驗時，必須驗證火勢是否會通過隔熱層擴散，并建議采用阻隔層，阻隔層的耐火性能可以參考該阻隔層的性能清單或大型實驗的結(jié)果[2]。

3 外保溫材料類型

3.1? 聚苯乙烯膨脹泡沫塑料（EPS）

GB/T10801.1—2021《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）》明確了EPS耐火建筑材料的耐火級別為B2。EPS是由93%的聚苯和6%～7%的起泡劑組成，在電器、電子包裝、食品容器、輕質(zhì)墻體和公路大壩的軟黏土地基中廣泛使用。目前，我國對EPS的研究多采用加入阻燃劑進行納米化處理，對聚合物分子量進行設(shè)計，選擇特定比例起泡劑，以及對聚合物分子間作用力進行調(diào)控，從而使EPS的耐火等級達到B1級別。

3.2? 擠塑聚苯乙烯泡沫材料（XPS）

擠壓聚苯板乙烯泡沫（XPS）也屬于B2級，屬于一種可燃性的建筑材料，在GB/T10801.2—2018《絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）》中有詳細(xì)的要求。XPS是將熔融的聚苯乙烯樹脂或其共聚物加入少量添加劑、發(fā)泡劑，在專用的擠出機中進行加熱擠出，再通過壓輥延伸，然后在真空模塑區(qū)（也有些工序不要求進行真空模塑）進行降溫。與EPS的區(qū)別在于，采用了一種可持續(xù)擠壓的方法，使制品的組織成為一個整體，而非通過對聚苯顆粒進行膨化。XPS具有非常完整的閉孔結(jié)構(gòu)，沒有任何顆粒之間的空隙，特殊的分子構(gòu)成使得其具有很好的保溫隔熱性、高抗?jié)裥?、吸水性、隔音性、高抗壓強度、穩(wěn)定性及抗爬變性。在節(jié)約能源的要求下，為了使建筑的整體建筑變得更加輕便，需要尋找一種更好的隔熱材料。由于XPS面板的熱傳導(dǎo)率低于EPS板材，因此符合這個需求。并且因為XPS板材極少吸收水分，即使在受潮情況下，也能夠長久地維持良好的絕熱性能，具有較高的強度優(yōu)勢，所以應(yīng)用日益廣泛。當(dāng)前，我國XPS材料的開發(fā)主要是向XPS板材中加入阻燃劑，以達到耐火等級由B2到B1的目的[3]。

3.3? 泡沫混凝土保溫材料

泡沫混凝土材料是利用機械的方法將泡沫水溶液形成，再將泡沫與由硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料、水及各種添加劑組成的漿體中經(jīng)過混合攪拌、澆筑成型、養(yǎng)護而成的一種多孔材料。特點：一是輕質(zhì)，泡沫混凝土的密度小，一般為200～450kg/m?。二是保溫隔熱性能好。作為一種常用的隔熱材料，其熱傳導(dǎo)率為0.03～0.1W/（m·K）。三是耐火、隔音性能好。由于其不燃和阻燃特性，將其應(yīng)用于建筑中，可以改善其火災(zāi)防護效果。由于泡沫混凝土是一種多孔的物質(zhì)，所以也是一種很好的隔音物質(zhì)，可以用于建筑物的地板和高速公路的隔音板，地下建筑物的頂部等。此外，泡沫混凝土還具備良好可泵性、不透水性、沖擊能量吸收性能，可以大規(guī)模使用粉煤灰、礦渣、氧化鋁赤泥等工業(yè)廢料作為填料。由于其優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)，因此被廣泛地用于很多方面。但是，現(xiàn)有的泡沫塑料具有密度大，韌性、隔熱性能較差，且存有易碎、韌性不足等缺陷。當(dāng)前，主要是采用外加劑來改善其物理性能[4]。

4 外墻保溫材料防火安全措施

4.1? 合理選擇外墻保溫材料

防火材料選用必須科學(xué)合理，使防火材料既能防止火災(zāi)對鄰近建筑物破壞，又能防止火勢蔓延。所以，在選擇保溫材料時，應(yīng)以不燃或不易燃材料為首選目標(biāo)。目前，國內(nèi)大多數(shù)外墻保溫材料以聚合物為主，此類材料雖然經(jīng)過阻燃處理，但是在發(fā)生火災(zāi)時依然有一定被引燃概率。因此，在建筑行業(yè)中，應(yīng)推廣應(yīng)用如膨脹玻璃化微珠絕緣漿料等無機保溫材料，膨脹玻化微珠絕緣漿不僅防火能力強，成本也較低，但是在實際應(yīng)用中，必須對其質(zhì)量進行有效控制，以保證該隔熱材料力學(xué)性能和隔熱性能。

4.2? 改善外墻保溫技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

目前，外墻保溫材料的防火問題已經(jīng)得到國家和有關(guān)政府部門的高度重視，在2009年，公安部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部共同頒布了《民用建筑外墻外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾施工防火暫行規(guī)定》，有效地保證了建筑防火安全。雖然我國已經(jīng)建立一系列設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，然而在此基礎(chǔ)上，仍需一套更為完備的施工技術(shù)規(guī)程、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，對外墻保溫技術(shù)總體需求和應(yīng)用領(lǐng)域做出明確界定，同時還應(yīng)該根據(jù)全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗。例如，聚乙烯隔熱材料耐火性較差，在某些發(fā)達國家適用領(lǐng)域受到很大的制約，但是目前我國尚未制定出相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。采用聚乙烯復(fù)合隔熱材料作為隔熱材料，在很多高層、超高層建筑物中都有應(yīng)用，給建筑物帶來很大的火災(zāi)風(fēng)險。

4.3? 依法加強源頭監(jiān)督

《建筑工程消防監(jiān)督管理規(guī)定》經(jīng)過公安部再次修改，明確了在防火設(shè)計審核、驗收、登記過程，從而可以避免對建筑外墻保溫材料“源頭監(jiān)管”缺失。在對建筑外墻保溫材料進行審查并進行驗收時，需要建設(shè)方、監(jiān)理方、消防等有關(guān)部門加大監(jiān)督力度。除此之外，還要注意到建筑外墻保溫材料存在的消防安全風(fēng)險，并在此基礎(chǔ)上，對有關(guān)部門進行防火安全的專項治理，這既對打擊外部裝飾的違法行為起到了積極的作用，也對在建筑外保溫中的非法行為進行了嚴(yán)厲的打擊。還要落實建筑企業(yè)的防火安全責(zé)任制度，強化對建筑工地的監(jiān)管與引導(dǎo)，并保證建筑防火方面工作，保證建筑內(nèi)防火系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。

4.4? 落實好施工現(xiàn)場的內(nèi)部管理工作

相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，施工階段為外墻保溫材料被引燃高發(fā)階段，在施工過程中忽略防火工作，容易發(fā)生火災(zāi)。為了有效加強施工過程中的防火管理并采取相應(yīng)防火措施，需要在工程現(xiàn)場進行消防設(shè)施建設(shè)，還需對工程進行嚴(yán)格監(jiān)管，從而更好地預(yù)防火災(zāi)事故。投資單位和建設(shè)單位要遵守有關(guān)的消防法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，在施工現(xiàn)場要有健全的防火巡查制度，一旦出現(xiàn)火情，應(yīng)及時排除或改正。施工現(xiàn)場應(yīng)有明確分隔，包括可燃性廢料的集中存放點、居住點等，保證疏散樓梯的通暢，并配有專人巡視。工作人員應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)定，執(zhí)行防火檢查工作。對一些特種工作人員，要有相應(yīng)的資質(zhì)證書，以保證項目的安全順利完成。

4.5? 強化技術(shù)改進

一是改善材料燃燒性能，提高外墻外保溫材料的抗火能力。主要包括：新型界面劑的研制；對現(xiàn)有界面劑進行改進，開發(fā)出多品種、高性能的界面劑；研制一種能更好地防止火焰在物質(zhì)中蔓延的新型阻燃劑；對諸如石棉、礦物棉和玻璃棉之類的無機復(fù)合絕熱材料進行結(jié)構(gòu)上的改善，以便其更廣泛地使用；通過計算機建模與仿真實驗，深入研究建筑外保溫材料的可燃特性，為新開發(fā)的建筑外保溫材料的可燃特性提供理論基礎(chǔ)。二是改進施工技術(shù)，為預(yù)防外保溫材料在高溫下結(jié)塊、燒滴、脫落等問題，改善了施工工藝。在此基礎(chǔ)上，為了保持該體系在火災(zāi)狀態(tài)下的穩(wěn)定性，并防止火勢蔓延，可以考慮使用一種金屬制的固件。在隔熱材料制造時加入耐火保護膜，從而構(gòu)成預(yù)制構(gòu)件，并按要求制造出符合地方實際的圍護與隔熱體系。三是為了避免在起火時，火勢會從窗戶等開放部分引燃外部隔熱體系，從而導(dǎo)致火勢的擴散，可在房間里設(shè)置防火分隔層，以避免火勢的擴散。

5 結(jié)束語

現(xiàn)階段，高層建筑的隔熱材料朝著高效、節(jié)能、薄層、隔熱、防水、外護集成的方向發(fā)展，伴隨外保溫材料應(yīng)用范圍日益擴大，促使在考慮建筑防火問題時需要對內(nèi)外防火加以全方位綜合考慮。諸多火災(zāi)所帶來的沉痛教訓(xùn)應(yīng)激起人們的反思，吸取教訓(xùn)，采取針對性措施，從而為高層建筑消防安全提供有力保障。

參考文獻

[1]李倩.建筑外墻外保溫系統(tǒng)消防安全問題及對策[J].武警學(xué)院學(xué)報，2021，37（12）：73-76.

[2]王智勇.某高層綜合樓外墻外保溫系統(tǒng)火災(zāi)事故調(diào)查與啟示[J].中國人民警察大學(xué)學(xué)報，2022，38（8）：15-18+39.

[3]吳振坤.高層建筑外保溫材料的消防安全管理問題及對策研究[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2022，41（9）：1296-1299.

[4]金倩.古建筑消防安全設(shè)計難點及對策[J].中國人民警察大學(xué)學(xué)報，2022，38（12）：48-51.