建筑外墙保温防火问题(2)

摘 要：随着世界在经济建设方面投入力度的加大,很多的商业以及高层建筑都逐渐的增多,各国政府对发展节能、循环、低碳经济也尤为重视,节能减排已成为全世界的共识,全面应用外墙保温技术可以有效的进行节能减排,这项非常重要的措施正在新的商业建筑中使用.我国在深入研发的基础上并主动的引进世界上先进的外墙保温技术,这样会使得自己的技术得到迅速的进步和提高.但外墙保温的安全问题还未得到充分重视,特别是对于高层以及超高层建筑,外墙保温的防火安全问题变得越来越重要.因为火灾的发生,将会带来非常严重的后果.

关 键 词：建筑外墙保温系统；防火；材料；规范

一、外墙保温防火的当前背景

人员聚集场所、易燃易爆场所和超大规模与复杂建筑增多,大量新技术、新材料、新工艺和新能源的采用,增加了致灾因素与火灾风险.随着保温节能的推广,虽然我国目前建筑保温节能的规模已处于世界较先进的水平,但火灾事故的频繁发生也给其继续发展敲响了警钟,如济南奥体中心体育馆火灾、哈尔滨“经纬360度”大厦火灾、电视台新大楼北配楼火灾、北川擂鼓镇建新村地震灾民板房安置点火灾等,频频发生的火灾事故不断地敲打着我们的安全防火警钟,更突出的问题是其中群死群伤火灾事故较多,所以在我国,社会建筑防火还有待更大的提高.

二、我国外墙保暖防火的现状

我国城市住宅不同于以低层、多层建筑为主的欧美国家,中高层、高层甚至超高层建筑偏多,尤其是经济比较发达的东部地区,城市人口和建筑群密集,楼间距小.高层建筑发生火灾具有如下特点：一是火势蔓延快.高层建筑的楼梯间、电梯井、管道井、风道等竖向井道多,外饰面内空腔构造多,形成高耸的烟囱效应,一旦起火,燃烧猛烈,蔓延迅速.二是疏散困难.高层建筑容纳的人数多,垂直距离大,加上火灾环境下人们的恐慌心理和火灾烟气的毒害作用,安全疏散较难解决.层数越高,人员越多,逃生时间也越长.三是扑救难度大.高层建筑高达数十米甚至上百米,发生火灾时从室外进行扑救相当困难.通常在18层以上发生的火灾主要靠建筑内部的消防设施和自救.

在这样的国情下,如何保证建筑火灾不因保温材料引发,如何保证火灾发生时保温材料不助长火焰的蔓延和扩展,如何避免火灾发生时的烟气和热释放不会为人们逃生的障碍,如何避免在火灾发生时保温材料燃烧时不对消防救援带来危害,都值得重点研究,所以我们研究的关键在于外墙保温层材料.

三、保温材料的分析

用于建筑外墙的保温材料主要包括三大类,一类是以矿物棉和玻璃棉为主的无机保温材料,通常认定为不燃性材料；一类是以胶粉聚苯颗粒保温浆料为主的有机无机复合保温材料,通常认定为难燃性材料；另一类是以聚苯板（热塑性）和聚氨酯（热固性）和酚醛为主的有机保温材料,通常认定为可燃性材料.下面我们将就不同的常见外墙保温材料的防火性能进行分析.

1.岩棉矿棉类不燃材料的燃烧特性

岩棉、矿渣棉在常温条件下（25℃左右）它们的导热系数通常在0.036～0.041W/（mK）之间,其本身属无机质硅酸盐纤维,不可燃,但在加工成制品的过程中,有时要加入有机粘结剂或添加物,这些对制品的燃烧性能会产生一定的影响.因此,岩棉、矿渣棉制品的燃烧性能取决于其中可燃性粘结剂的多少.

2.胶粉聚苯颗粒的热分解与燃烧特性

胶粉聚苯颗粒保温浆料是一种有机无机复合的保温隔热材料,聚苯颗粒的体积大约在80%左右,导热系数为0.06W/（mK）,燃烧等级为B,属于难燃材料.胶粉聚苯颗粒在受热时,通常包含的聚苯颗粒会软化并熔化,但不会发生燃烧.由于聚苯颗粒被无机料包裹,其熔融后将形成封闭的空腔,此时该保温材料的导热系数会更低、传热更慢,受热全过程材料体积变化率为零.

3.聚苯乙烯的热分解与燃烧特性

聚苯乙烯泡沫材料是热塑性高分子保温隔热材料,导热系数为0.041W/（mK）.受热时,通常发生软化和熔化.聚苯板的热变形温度仅为70～98℃,差异取决于选用配方和后处理方法,玻璃化温度为100℃.聚苯乙烯全部由碳氢元素组成,本质上极易燃烧,未经阻燃处理,氧指数仅为18%；燃烧时热释放量较大,同时生成大量烟,受火后收缩、熔化,导致外保温系统内产生空腔,轰燃状态下燃烧剧烈,燃烧的滴落物具有引燃性.

4.聚氨酯的热分解与燃烧特性

硬质泡沫聚氨酯是一种高分子热固性保温隔热材料,导热系数为0.024W/（mK）,在所有外墙用有

机保温材料中是最优的.聚氨酯一般在202℃以下不会分解,用ASTMD1929测定聚氨酯泡沫的点燃温度为强制点燃温度310℃,自燃温度415℃；聚氨酯泡沫本质上属于高度易燃材料,未做阻燃处理时氧指数仅为16.5%；热固性材料在受热时通常分解出易燃气体,受火后形成炭化层,热分解和燃烧的产物主要有氰化氢、CO、异氰酸酯等,对聚氨酯燃烧的毒性研究也比较多.

5.酚醛树脂的热分解与燃烧特性

酚醛树脂泡沫材料是高效保温材料之一,导热系数为0.025W/（mK）.该材料遇火焰火源时不易燃烧,在400℃以上时只灼烧或阴燃,无火焰.除去火源后可能会阴燃一段时间,发烟量很小,几乎全部成炭.但关于其燃烧毒性的研究较少,报道的数据也不完全.酚醛树脂泡沫材料是目前高效有机保温中阻燃性能最优的一种材料.

通过以上分析我们可以看出,外保温系统防火安全性的隐患在于系统中有机保温材料具备了引发火灾和加速火灾蔓延的危险性.由此可以判断外墙防火的关键是在于材料的使用.

四、外墙保温防火安全措施

为了能够有效的解决外墙保温的防火安全问题,首先要寻求技术上的突破以及创新.使外墙保温材料、保温系统具有保障防火安全的作用功能,除此之外,建筑以及消防行政主管部门要强化自己的管理责任,加大监督和审查力度,制定好相应的策略.1.建立完善的技术标准和规范

规范相关的针对外墙保温的具体的防火设计规范,提高外墙保温技术和防火设计标准和限定,设定相关外墙保温防火技术的国家与行业的标准以及技术规范,使得外墙保温材无论是在生产还是在使用中都有标准可循,除此之外,外墙保温材料的产品说明书中也需要有完整的耐火性指标.

2合理使用保温材料

通过上文的大量分析,我们可以确定材料选择是外墙保温防火的关键.在目前的条件下,我们应该对无机的保温材料进行大力的推广和宣传并且使用,如岩棉、玻璃棉、膨胀玻化微珠保温浆料和自保温系统等.岩棉和玻璃棉高并且没有成熟的技术,所以,不适合大面积的推广应用.然而,相比之下,膨胀玻化微珠保温浆料有很大的优势,它的防火性能以及经济性能都非常好,有大力推广使用的潜质.另外,我们应该加大投入力度对膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等无机保温砂浆的研究工作,争取独立进行研发,保证技术的先进性.除了目前的保温材料外,我们应该研发适合行业发展的耐火的新型建筑外墙保温材料.

3提高公众对外保温材料的认知水平

如果我们能够保证做到规范并且合理的使用外保温材料,而且消防以及相关的行政管理部门加大对外保温材料的监督和监管的力度,保证灭火设备和设施完备齐全,绝大多数的火灾还是可以避免发生的.目前,国内的商业和高层建筑大量的使用有机类的保温材料,如模塑聚苯板、挤塑聚苯板以及发泡聚氨酯.这些保温材料的性能较好,是主要使用的建筑外墙保温材料.但从材料的本质来讲,它们的可燃点很低,是可燃型的材料,在建筑物外层上如果使用了这些材料,势必会给建筑墙体带来不同程度的火灾隐患.因此,有关建设、消防等行政主管部门必须加大监管力度,加强对此类建筑的防火管理,并使公众提高对这些保温材料的科学认识,做到科学的预防.

五、结语

火灾往往会造成巨大的人员财物损失,本文主要是聚焦于建筑外墙保温系统防火这一角度进行了科学的防火分析,在这一保温防火过程中,我们强调了保温外墙材料选用对防火的影响.我们可以看出,我们要提高外墙保温防火系数,就要把好从管理到施工多方面严格的关.