外墙外保温系统的防火性能浅析

中图分类号：[C94]文献标识码：A 文章编号：

北京时间2011年2月3日凌晨左右，东北第一高的首家白金五星级酒店沈阳皇朝万鑫酒店突然发生火灾，造成火灾原因怀疑是由于燃放礼花所引起。

北京时间2010年11月15日，上海高层住宅外墙脚手架着火，58人遇难。

北京时间2009年2月9日20时45左右，中央电视台新址B座发生大火。

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近年来，建筑物着火事件不断发生，使人们对建筑物的防火问题产生了很大的担忧，而作为建筑物的主要维护结构---建筑外墙的防火性能又是重中之重。

纵观目前建筑市场的外墙外保温系统，大多数分为：薄抹灰涂料系统；厚抹灰粘贴面砖系统；干挂幕墙保温系统；粘锚结合保温装饰复合系统。而这几种系统从结构上来讲，与基层墙体之间是否存在空腔，是其中一个重要的区别。接下来，就建筑外保温系统与基层是否存在空腔对整个系统的安全性能影响做下简单的比较。

现实生活中，人们都清楚，烟囱的存在对火势的影响，有了烟囱，锅炉内的火势会燃烧的更旺，因为烟囱形成了空气对流，给燃烧物的燃烧提供了足够的氧气和火势蔓延的空间。在建筑的外墙外保温系统中，保温系统与基层之间存在空腔，就相当于有了烟囱，形成了烟囱效应。烟囱效应是指户内空气沿着有垂直坡度的空间向上升或下降，造成空气加强对流的现象。烟囱效应的产生。在有共享中庭、竖向通风（排烟）风道、楼梯间等具有类似烟囱特征——即从底部到顶部具有通畅的流通空间的建筑物、构筑物（如水塔）中，空气（包括烟气）靠密度差的作用，沿着通道很快进行扩散或排出建筑物的现象，即为烟囱效应。除夕之夜发生火灾的沈阳皇朝万鑫酒店采用的外墙保温系统即为干挂金属板系统。在干挂系统中，在外饰面与依附墙体的保温材料之间形成了空腔。而一旦有火情发生，这部分空腔就产生了“烟囱效应”，给燃烧物提供了足够的氧气与火焰蔓延的空间，会助长火势的进一步蔓延。

薄抹灰体系，厚抹灰体系，粘锚结合工艺采用的是聚合物砂浆将保温材料或复合板直接粘贴到建筑基层，使外保温系统直接依附于外墙，没有空腔的形成，也就不会有“烟囱效应”的产生。

外墙防火性能，系统形式是关键，但是保温材料的燃烧性能更是重中之重。保温材料通常占系统体积的80％以上；配套材料通常为不燃材料如砂浆类、瓷砖等及包含有少量可燃成分的材料如涂塑玻璃纤维网格布、腻子和涂料等。 用于建筑外墙的保温材料主要包括3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）、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。具体见表1。 当外墙外保温系统的保温材料采用不燃性材料或不具有传播火焰的难燃性材料时，外墙外保温系统几乎不存在防火安全性问题。但是，在我国目前的技术条件下，聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯等可燃材料在建筑外墙外保温系统中的使用最为广泛，这是产生外保温系统防火安全性问题的起因，而随着节能标准的逐步提高，这个问题将更加凸显。因此，随着此类可燃有机保温材料的大面积应用和使用厚度的不断增加，建筑外墙火灾或火灾的蔓延问题应引起人们足够的重视。 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/(m·K)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/(m·K)，燃烧等级为B1级，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/(m·K)。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/(m·K)，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，阻止了火焰的进一步蔓延。

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/(m·K)。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。

因此，外保温系统防火安全性的起因是由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。

可见，外墙外保温系统的形式与保温材料的选用对整个系统的安全性能都有一定的影响，让我们选择好的保温材料与系统形式，减少或杜绝建筑外墙着火的可能性。