外墙外保温工程消防问题的思考
田军县 嵊州市科达新型建材有限公司
外墙外保温系统作为建筑节能工程的主要形式已在全国大面积推广,鉴于节 能指标的实现,外墙外保温系统无疑是个最可靠的方案.同在考虑系统吸水率, 保温层厚度(质量安定性及外墙承重)等因素结合考虑,越来越多的采用有机泡 沫板体(或材料)作为外墙外保温工程主要选用材料.而有机材料的引入,毕竟 对建筑物的消防安全性问题提出了质疑.但由于我国建筑节能工作尚处起步阶 段,对建筑保温工程的消防安全性问题未作规范.在此,根据我多年从节能建材 的研发和实际工程施工安装的经验.谈点看法,供大家参考.
一,常用建筑保温材料的消防性能分析
按建筑消防等级三级要求,耐火时间一般要求 45min,也就是说在发生火灾 的前提下,建筑物及结构材料在此时间范围内不产生蔓延.因此,相关建筑材料 均须达到一定的阻燃或不燃要求,外保温材料和系统也不例外. 固体材料可分为不燃材料,难燃材料,阻燃材料和易燃材料(甚至燃爆材 料) .一般的无机材料呈不燃性,一般有机材料呈易燃性,有机无机复合材料呈 难燃性,而有机材料通过特定的化学处理(如添加阻燃剂) ,则具有阻燃性.因 此建筑上用的有机材料或植物纤维制品,均应预先进行阻燃处理,并达到相应要 求.一般来说氧指数达到 26 以上方能采用. 常用建筑保温材料品种很多,性能各异,但从材质结构形式来分析,可分 为以下几类: 1.无机保温砂浆类:如闭孔珍珠岩保温砂浆,玻化微珠保温砂浆,空心陶 粒保温砂浆等. 2.无机保温板(砌体)类:如岩棉保温板,玻璃棉保温板,泡沫玻璃,发 泡水泥,微孔硅酸钙,憎水珍珠岩等. 3.有机无机复合保温材料类:如胶粉聚苯乙烯颗粒保温砂浆等. 4.聚苯乙烯泡沫板材类:如 EPS 板,XPS 板及石棉水泥聚苯乙烯泡沫夹心 板,氯氧镁水泥聚苯乙烯泡沫夹心板,GRC 板,半水石膏聚苯乙烯复合板等. 5.酚醛泡沫板类:如纸面复合酚醛泡沫板,铝泊覆合酚醛泡沫板.
6.聚氨酯硬泡类:如现喷硬泡聚氨酯,模浇硬泡聚氨酯,预制硬泡聚氨酯 板(裸板,复合板) ,石棉水泥板聚氨酯夹心板,氟碳铝板聚氨酯节能幕墙板, 彩钢聚氨酯夹芯扣板等. 1,2,3 和 5 类为不燃难燃材料,原则上不存在消防安全问题.4 和 6 类理 论上为易燃或可燃材料.在材料生产时应作阻燃处理,一般来说 EPS,XPS 氧指 数可做到 30～32,PUR 可做到 26～28 阻燃剂,一般选用高氯类或富磷类.比如 TCEP,TCPT,HBCD,MCA,TDCP,DMMP,溴二苯乙烷,硼酸锌等,日常检查以达 到离火自熄为合格.
二,常用有机泡沫保温材料的燃烧机理
模塑板 EPS 和挤塑板 XPS 均称聚苯乙烯塑料泡沫,由于其质轻,闭气,防 水性好,绝热性能好,故被保温行业广泛使用.其化学特性呈热塑性树脂,其发 泡原理也是加热溶胀发泡,但正因为是热塑性材料,在高温状态下,逆向熔化成 液体.因此,聚苯乙烯泡沫的燃烧机理是:火焰→收缩,熔化→燃烧.阻燃剂的 加入使聚苯板在小型火焰状态时,只产生收缩熔化而不产生燃烧.但在火灾时, 由于聚苯板长时间在高温状态下,不但产生快速熔化,阻燃剂也会快速挥发.因 为一般阻燃剂的沸点≤300℃,而火灾时环境温度可高达 1000℃左右,失去了阻 燃剂的熔化液料就会变成易燃材料,同时由于氧气的不断补充,聚苯板就会产生 蔓延或者说轰燃现象. 聚氨酯泡沫可分硬泡和软泡.软泡一般用在家具中,也就是日常称的"海 绵" ,而建筑节能工程中使用的均为硬泡聚氨酯.硬泡和软泡主要不同点在泡孔 结构上,硬泡呈闭孔结构,隔热效果好;软泡呈开孔结构,隔热效果差,但缓冲 和回弹效果好;所以沙发,床垫均采用软泡聚氨酯,而冰箱,冷库均采用硬泡聚 氨酯.聚氨酯泡沫属热固性材料,是通过双组份液料反应交联固化发泡而成,呈 网状结构,所以其耐高温性能,结构稳定性和结构强度等物化综合性能比普通塑 料泡沫要优异得多.硬泡聚氨酯的燃烧机理是:遇火→燃烧→碳化,而不产生收 缩和熔化,直接生成碳化层.而碳化层的产生,一方面阻碍热量的传递,更重要 的一点是阻碍氧气的进入,而硬泡聚氨酯又是闭孔结构,内部呈现封闭状态,不 与外界空气连通. 在缺氧的状态下, 泡沫层就不会继续燃烧. 同时阻燃剂的加入, 则更进一步是阻碍了火势的蔓延.因此硬泡聚氨酯具有较好的阻燃性能,保温系
统完成后,防火性能则更加优异.
三,几种外墙外保温工程外保温系统消防安全性能分析
1.胶粉聚苯乙烯颗粒保温砂浆系统 这类保温系统起步早,应用面广.保温材料中由于含有相当的无机粘接材 料——水泥,所以防火安全性能较好,但由于其导热系数大,保温性能差,粘接 强度低且易开裂,已被部分省市所淘汰. 2. 无机保温砂浆外保温系统 这类保温系统近几年有少量应用工程,由于采用了全无机骨料作为保温载 体.系统消防性极好,不存在消防隐患,且粘接强度较高,这也是被相关业主选 用的主要因素,但这类材料导热系数较大,保温厚度较厚,外墙承重量大且吸水 率大易产生开裂,渗水等隐患,应慎重选用. 3. 聚苯板薄抹灰外保温系统 这是近几来推广最快的外保温系统,由于其质量轻,绝缘效果好,成本适 宜,故被大量工程采用,但是这类系统的消防问题值得重视.如前面所说的,这 类材料属于热塑性材料,其燃烧机理(过程)是:遇火→收缩→熔化成液胶→燃 烧→助燃→蔓延.所以这类板材即使是氧指数大到 32,也仅仅解决了施工过程 中的消防安全性问题,而系统在遇火灾时,由于火焰温度高达 1000℃,阻燃剂 瞬间挥发,且由于遇火收缩液化,氧气急剧冲入,使本该阻燃的材料且变成了助 燃材料,以致迅速蔓延产生轰燃.因此我认为高层建筑,大型建筑,群居建筑慎 用该类系统,以确保建筑物及人身安全. 4.现喷聚氨酯,模浇聚氨酯及板贴聚氨酯外保温系统 这些类系统由于选用了硬泡聚氨酯保温材料, 在消防问题上比聚苯板系统 更加安全了. 由于其是热固性材料, 在遇火时不产生收缩, 同时形成一层碳化层, 隔绝了热量的传递和氧份的渗透,从而阻止火焰继续扩张,不产生蔓延燃烧现象 的出现,而且这类系统导热系数最低,保温层厚度最小,耐高温性能,系统稳定 性最好,应该被节能建筑广泛采用并值得推广. 5.石质,金属非透明幕墙复合苯板保温系统 干挂石质, 金属非透明幕墙由于其装饰豪华, 品位较高, 广泛在高层建筑, 高档建筑,大型建筑中采用,其保温(隔热)功能则要靠嵌贴式保温板来补充.
现市场上习惯用 EPS 或 XPS 板解决 (采用填充式贴于墙体基面上) 这类系统的 , 消防安全问题更糟,比聚苯板薄抹灰系统更差,由于幕墙与保温板间存在一定的 空气层,火灾时还将产生烟道(遂道)效果,会加速火灾时轰燃现象的产生.按 幕墙规范要求每隔三层设置一道岩棉防火隔离带. 火灾来临时并不能真正达到隔 离效果,所以在采用该系统时:⑴ 隔离带的宽度一定要保证;⑵ 聚苯板的氧指 数一定要符合要求,以尽量减少前期燃烧的可能;⑶ 保温层表面必须增做一道 抹面砂浆层,以避免电火花引起火灾事故. 6.石质,金属非透明幕墙复合聚氨酯硬泡系统 这类系统可选用两种方法 ;⑴ 现喷硬泡聚氨酯;⑵ 嵌入硬泡聚氨酯板 材.这类系统由于采用了硬泡聚氨酯,相对来说可以杜绝消防安全隐患,但是也 必须做好两方面工作:⑴ 必须加好阻燃剂,以减少施工时发生火灾的可能性; ⑵ 不管是现喷还是板贴,最好再在其表面覆盖一道无机砂浆层(一般以 2-3 ㎜ 为宜) ,这一方面避免泡沫的热气老化,延长保温层的时效性,另一方面更好地 阻断火苗表面垂直蔓延,减少损害面积.
四,总结
1.外墙外保温系统的消防安全性问题必须引起高度重视,可根据建筑物的 消防要求特性合理选用保温系统. 2.所有有机保温材料必须达到阻燃要求,确定氧指数(阻燃性能)要求迫 在眉睫,建议尽快制订(修改)相关标准要求. 3.建筑节能工程消防问题,分为施工过程中以及系统成型后使用过程中的 消防,而系统的使用消防性能要求是建筑消防的目的所在,高于施工过程中的消 防要求. 因此, 不仅要考虑保温材料氧指数问题, 更要重视保温材料的燃烧机理. 4.不能仅从造价上来选用系统方案,更要从质量安全和消防安全两个原则 指标上来精选.
