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外墻外保溫工程消防問題的思考

發布時間: 2019-07-11         來源: 本站

        外墻外保溫系統作為建筑節能工程的主要形式已在全國大面積推廣,鑒于節能指標的實現,外墻外保溫系統無疑是個最可靠的方案。同在考慮系統吸水率,保溫層厚度(質量安定性及外墻承重)等因素結合考慮,越來越多的采用有機泡沫板體(或材料)作為外墻外保溫工程主要選用材料。而有機材料的引入,畢竟對建筑物的消防安全性問題提出了質疑。但由于我國建筑節能工作尚處起步階段,對建筑保溫工程的消防安全性問題未作規范。在此,根據我多年從節能建材的研發和實際工程施工安裝的經驗。談點看法,供大家參考。

一、常用建筑保溫材料的消防性能分析

        按建筑消防等級三級要求,耐火時間一般要求45min,也就是說在發生火災的前提下,建筑物及結構材料在此時間范圍內不產生蔓延。因此,相關建筑材料均須達到一定的阻燃或不燃要求,外保溫材料和系統也不例外。

固體材料可分為不燃材料、難燃材料、阻燃材料和易燃材料(甚至燃爆材料)。一般的無機材料呈不燃性,一般有機材料呈易燃性,有機無機復合材料呈難燃性,而有機材料通過特定的化學處理(如添加阻燃劑),則具有阻燃性。因此建筑上用的有機材料或植物纖維制品,均應預先進行阻燃處理,并達到相應要求。一般來說氧指數達到26以上方能采用。

常用建筑保溫材料品種很多,性能各異,但從材質結構形式來分析,可分為以下幾類:

1.無機保溫砂漿類:如閉孔珍珠巖保溫砂漿、玻化微珠保溫砂漿、空心陶粒保溫砂漿等。

2.無機保溫板(砌體)類:如巖棉保溫板、玻璃棉保溫板、泡沫玻璃、發泡水泥、微孔硅酸鈣、憎水珍珠巖等。

3.有機無機復合保溫材料類:如膠粉聚苯乙烯顆粒保溫砂漿等。

4.聚苯乙烯泡沫板材類:如EPS板、XPS板及石棉水泥聚苯乙烯泡沫夾心板、氯氧鎂水泥聚苯乙烯泡沫夾心板、GRC板、半水石膏聚苯乙烯復合板等。

5.酚醛泡沫板類:面復合酚醛泡沫板、鋁泊覆合酚醛泡沫板。

6.聚氨酯硬泡類:如現噴硬泡聚氨酯、模澆硬泡聚氨酯、預制硬泡聚氨酯板(裸板、復合板)、石棉水泥板聚氨酯夾心板、氟碳鋁板聚氨酯節能幕墻板、彩鋼聚氨酯夾芯扣板等。

1、2、3和5類為不燃難燃材料,原則上不存在消防安全問題。4和6類理論上為易燃或可燃材料。在材料生產時應作阻燃處理,一般來說EPS、XPS氧指數可做到30~32,PUR可做到26~28阻燃劑,一般選用高氯類或富磷類。比如TCEP、TCPT、HBCD、MCA、TDCP、DMMP、溴二苯乙烷、硼酸鋅等,日常檢查以達到離火自熄為合格。

二、常用有機泡沫保溫材料的燃燒機理

        模塑板EPS和擠塑板XPS均稱聚苯乙烯塑料泡沫,由于其質輕、閉氣、防水性好、絕熱性能好,故被保溫行業廣泛使用。其化學特性呈熱塑性樹脂,其發泡原理也是加熱溶脹發泡,但正因為是熱塑性材料,在高溫狀態下,逆向熔化成液體。因此,聚苯乙烯泡沫的燃燒機理是:火焰→收縮、熔化→燃燒。阻燃劑的加入使聚苯板在小型火焰狀態時,只產生收縮熔化而不產生燃燒。但在火災時,由于聚苯板長時間在高溫狀態下,不但產生快速熔化,阻燃劑也會快速揮發。因為一般阻燃劑的沸點≤300℃,而火災時環境溫度可高達1000℃左右,失去了阻燃劑的熔化液料就會變成易燃材料,同時由于氧氣的不斷補充,聚苯板就會產生蔓延或者說轟燃現象。

        聚氨酯泡沫可分硬泡和軟泡。軟泡一般用在家具中,也就是日常稱的“海綿”,而建筑節能工程中使用的均為硬泡聚氨酯。硬泡和軟泡主要不同點在泡孔結構上,硬泡呈閉孔結構,隔熱效果好;軟泡呈開孔結構,隔熱效果差,但緩沖和回彈效果好;所以沙發、床墊均采用軟泡聚氨酯,而冰箱、冷庫均采用硬泡聚氨酯。聚氨酯泡沫屬熱固性材料,是通過雙組份液料反應交聯固化發泡而成,呈網狀結構,所以其耐高溫性能、結構穩定性和結構強度等物化綜合性能比普通塑料泡沫要優異得多。硬泡聚氨酯的燃燒機理是:遇火→燃燒→碳化,而不產生收縮和熔化,直接生成碳化層。而碳化層的產生,一方面阻礙熱量的傳遞,更重要的一點是阻礙氧氣的進入,而硬泡聚氨酯又是閉孔結構,內部呈現封閉狀態,不與外界空氣連通。在缺氧的狀態下,泡沫層就不會繼續燃燒。同時阻燃劑的加入,則更進一步是阻礙了火勢的蔓延。因此硬泡聚氨酯具有較好的阻燃性能,保溫系統完成后,防火性能則更加優異。

三、幾種外墻外保溫工程外保溫系統消防安全性能分析

1.膠粉聚苯乙烯顆粒保溫砂漿系統

        這類保溫系統起步早,應用面廣。保溫材料中由于含有相當的無機粘接材料——水泥,所以防火安全性能較好,但由于其導熱系數大、保溫性能差、粘接強度低且易開裂,已被部分省市所淘汰。

2. 無機保溫砂漿外保溫系統

        這類保溫系統近幾年有少量應用工程,由于采用了全無機骨料作為保溫載體。系統消防性極好,不存在消防隱患,且粘接強度較高,這也是被相關業主選用的主要因素,但這類材料導熱系數較大、保溫厚度較厚、外墻承重量大且吸水率大易產生開裂、滲水等隱患,應慎重選用。

3. 聚苯板薄抹灰外保溫系統

        這是近幾來推廣最快的外保溫系統,由于其質量輕,絕緣效果好,成本適宜,故被大量工程采用,但是這類系統的消防問題值得重視。如前面所說的,這類材料屬于熱塑性材料,其燃燒機理(過程)是:遇火→收縮→熔化成液膠→燃燒→助燃→蔓延。所以這類板材即使是氧指數大到32,也僅僅解決了施工過程中的消防安全性問題,而系統在遇火災時,由于火焰溫度高達1000℃,阻燃劑瞬間揮發,且由于遇火收縮液化,氧氣急劇沖入,使本該阻燃的材料且變成了助燃材料,以致迅速蔓延產生轟燃。因此我認為高層建筑、大型建筑、群居建筑慎用該類系統,以確保建筑物及人身安全。

4.現噴聚氨酯、模澆聚氨酯及板貼聚氨酯外保溫系統

        這些類系統由于選用了硬泡聚氨酯保溫材料,在消防問題上比聚苯板系統更加安全了。由于其是熱固性材料,在遇火時不產生收縮,同時形成一層碳化層,隔絕了熱量的傳遞和氧份的滲透,從而阻止火焰繼續擴張,不產生蔓延燃燒現象的出現,而且這類系統導熱系數最低,保溫層厚度最小,耐高溫性能、系統穩定性最好,應該被節能建筑廣泛采用并值得推廣。

5.石質、金屬非透明幕墻復合苯板保溫系統

        干掛石質、金屬非透明幕墻由于其裝飾豪華,品位較高,廣泛在高層建筑、高檔建筑、大型建筑中采用,其保溫(隔熱)功能則要靠嵌貼式保溫板來補充。現市場上習慣用EPS或XPS板解決(采用填充式貼于墻體基面上),這類系統的消防安全問題更糟,比聚苯板薄抹灰系統更差,由于幕墻與保溫板間存在一定的空氣層,火災時還將產生煙道(遂道)效果,會加速火災時轟燃現象的產生。按幕墻規范要求每隔三層設置一道巖棉防火隔離帶。火災來臨時并不能真正達到隔離效果,所以在采用該系統時:⑴ 隔離帶的寬度一定要保證;⑵ 聚苯板的氧指數一定要符合要求,以盡量減少前期燃燒的可能;⑶ 保溫層表面必須增做一道抹面砂漿層,以避免電火花引起火災事故。

6石質、金屬非透明幕墻復合聚氨酯硬泡系統

        這類系統可選用兩種方法 ;⑴ 現噴硬泡聚氨酯;⑵ 嵌入硬泡聚氨酯板材。這類系統由于采用了硬泡聚氨酯,相對來說可以杜絕消防安全隱患,但是也必須做好兩方面工作:⑴ 必須加好阻燃劑,以減少施工時發生火災的可能性;⑵ 不管是現噴還是板貼,最好再在其表面覆蓋一道無機砂漿層(一般以2-3㎜為宜),這一方面避免泡沫的熱氣老化,延長保溫層的時效性,另一方面更好地阻斷火苗表面垂直蔓延,減少損害面積。

四、總結

1.外墻外保溫系統的消防安全性問題必須引起高度重視,可根據建筑物的消防要求特性合理選用保溫系統。

2.所有有機保溫材料必須達到阻燃要求,確定氧指數(阻燃性能)要求迫在眉睫,建議盡快制訂(修改)相關標準要求。

3.建筑節能工程消防問題,分為施工過程中以及系統成型后使用過程中的消防,而系統的使用消防性能要求是建筑消防的目的所在,高于施工過程中的消防要求。因此,不僅要考慮保溫材料氧指數問題,更要重視保溫材料的燃燒機理。

4.不能僅從造價上來選用系統方案,更要從質量安全和消防安全兩個原則指標上來精選。


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