浅谈外墙外保温与防火技术设计

摘 要 我国“十一五”规划中提出要完成建筑节能65%总目标。要完成总目标任务，其建筑节能的关键就是大力推广外墙外保温。但是，目前外墙外保温系统的防火安全性没有引起重视。根据三种外墙外保温系统火反应试验对比及防火特性，提出了外墙外保温应设置防火分级以及在设计中应注意的问题。

关键词 外墙外保温 防火 火反应 试验 特性 分级 设计

一、我国外墙外保温防火技术现状

按照建设部的要求，既有建筑的节能改造要到2020年全部完成。目前，我国面临新建建筑和既有建筑的双重建筑节能任务。我国“十一五”规划中提出要完成建筑节能65%总目标。要完成总目标任务，其建筑节能的关键就是大力推广外墙外保温。

但对建筑外墙外保温系统，尤其是高层外墙外保温系统的防火安全性并未引起足够重视。目前，我国《建筑设计防火规范》（GBJ16-1987）及《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-1995）中均未包含对外墙外保温的防火设计要求。原因一是外墙外保温技术是最近几年随着建筑节能发展而全面开展的一项新技术，二是对外墙外保温系统的防火性能缺乏重视。在这方面我国与欧洲发达国家存在较大差距，这些国家的相关规范都要求对不同的外保温系统进行防火性试验，并根据试验结果将不同的外保温系统分为若干等级，不同等级的系统适用在不同防火要求的建筑中。实际上由于聚苯板外墙外保温系统的防火安全性较差，在德国高度超过22 m的建筑，是不允许使用聚苯板外墙外保温系统的。而与国外不同的是，国内的建筑以中高层建筑居多，火灾发生时救援难度大，对建筑的综合防火技术尤其是外墙外保温的防火技术要求更高。

另外，目前国内占有主导地位的聚苯板薄抹灰外墙保温系统存在如下现象。

1.聚苯板薄抹灰外墙外保温系统在国外发达国家在本土应用时因建筑防火安全的要求其使用范围是有限制的；但在国内使用时却没有任何规范或标准对此提出规定。因此几乎所有聚苯板薄抹灰外墙外保温作法的生产单位对聚苯板薄抹灰体系的火灾隐患视而不见。

2.在国内高层甚至超高层建筑上采用聚苯板薄抹灰网格布贴面砖的外墙外保温作法相当普遍：一旦火灾发生，不仅有机保温板燃烧时释放出来的有毒气体和火焰给逃生者带来巨大危险，同时聚苯板受热产生的热熔缩变形易导致瓷砖坠落伤害逃生人员和救助人员，潜在危险也是相当致命的。

二、三种外墙外保温系统火反应性试验

1.试验目的。三种墙体外保温体系包括：聚苯板外保温体系、胶粉聚苯颗粒外保温体系和岩棉外保温体系。检测目的在于对比三种外墙外保温体系的火反应性能，包括点火性、热释放、烟和有毒气体产生等性能。

2.试验过程。

（1）试验描述。

（A）聚苯板外保温体系试件。试件构成：l0 mm水泥砂浆基底+50 mm聚苯板+5 mm聚合物抹面砂浆（复合耐碱玻纤网格布）。

试件分为开放式和封闭式。开放式是试件四周自然开放不封闭，以此作为观察样。试验开始2 s聚苯板开始熔化收缩，105 s时聚合物抹面砂浆（复合耐碱玻纤网格布）层已和水泥砂浆基底相贴，中间的聚苯板保温层已不复存在，只可见少许黑色烧结物。封闭式是用聚合物抹面砂浆将试件四周封闭，以此作为测试样。试件边角产生裂缝，试验开始52 s时，从试件裂缝处冒出的烟气被点燃，燃烧持续约70 s。试验结束后，将试件外壳敲掉，发现里面已空，只可见少许烧结残留物。

（B）岩棉板外保温体系试件。试件构成：10 mm水泥砂浆基底+50 mm岩棉板+5 mm聚合物抹面砂浆（复合耐碱玻纤网格布）。试件分为开放式和封闭式。开放式是试件四周自然开放不封闭，以此作为观察样。试验过程中未被点燃，试验结束后观察，发现岩棉板靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为3 mm，岩棉板的厚度略有增加（即岩棉板受热后有膨胀现象），试验过程中和结束后，无其他明显变化。封闭式是用聚合物抹面砂浆将试件四周封闭，以此作为测试样。试验过程中未被点燃，试件未裂，无明显变化；试验结束后，将试件外壳敲掉后也未发现岩棉有明显变化。

（C）胶粉聚苯颗粒外保温体系试件。试件构成：10 mm水泥砂浆基底+50 mm胶粉聚苯颗粒保温材料+5 mm聚合物抹面砂浆（复合耐碱玻纤网格布）。

试件分为开放式和封闭式。开放式是试件四周自然开放不封闭，以此作为观察样。试验过程中未被点燃，试验结束后观察，发现保温层靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为3 mm～5 mm，未发现保温层厚度有明显变化，也未发现其他明显变化。封闭式是用聚合物抹面砂浆将试件四周封闭，以此作为测试样。试验过程中未被点燃，试件未裂，无明显变化；试验结束后，将试件外壳敲掉后发现保温层靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度为3 mm～5 mm，未发现其他明显变化。

3.试验结论。通过对三种主要外保温材料体系试件的对火反应性试验可得出以下结论：胶粉聚苯颗粒外保温体系和岩棉外保温体系的对火反应性能一致（包括点火性、热释放、烟及有毒气体的产生等性能），并大大优于聚苯板外保温体系。

三、不同外墙外保温系统防火特性

从外墙外保温系统火反应性试验可看出：

1.聚苯板外墙外保温系统的防火性能最差。应该引起特别注意的是粘贴法聚苯板外墙外保温系统，由于是点粘（粘贴面积通常不超过40%），系统本身就存在整体连通的空气层，火灾时很快形成“引火风道”使火灾迅速蔓延。虽然使用在建筑外保温层的聚苯板为阻燃性聚苯板，有一定的自熄性能，但在明火情况下仍会燃烧，并且加入的阻燃剂在燃烧后，生成大量毒害气体使人中毒而亡或先中毒昏迷而后烧死。燃烧时高发烟性使能见度大受影响，造成心理恐慌、逃生困难，也影响消防人员的扑救工作。另一个值得注意的是高温辐射时外保温系统的体积稳定性。观察外墙外保温系统火反应性试验可看出聚苯板外墙外保温系统在高温辐射下很快收缩、熔结，在明火状态下发生燃烧，也就是说在火灾发生时（有明火或高温辐射），聚苯板外墙外保温系统将很快遭到破坏。目前，有部分企业未经系统研究随意在聚苯板外保温体系面层粘贴面砖的做法是非常危险的，火灾状态下聚苯板在受热后严重变形，使面砖饰面层丧失依托，引起面砖层整体脱落造成人员伤害。

2.胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统和岩棉外保温体系防火性能较好。除了点火性、热释放、烟及有毒气体的产生等性能大大优于聚苯板外保温体系外，在高温辐射时，外保温系统的体积稳定性也具有明显的优势。试验表明，胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统试件不燃烧，保温层厚度无明显变化，只是靠热辐射面的保温层颜色略有变深，变色厚度约为3 mm～5 mm。胶粉聚苯颗粒保温材料的这种优势是通过采用无机胶凝材料包覆易燃聚苯颗粒的方式来实现的，在强热辐射下，靠近热源一面的被无机胶凝材料包覆的聚苯颗粒热熔收缩形成由无机胶凝材料支撑的空腔，该层材料在一定时间内不会发生变形，保持了体型稳定，同时还对下面的材料起到隔热的作用，从而具有良好的防火稳定性能。

岩棉外保温体系试验表明，试件不燃烧，发现岩棉板靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为3 mm，岩棉板的厚度略有增加。这是因为岩棉为A级不燃材料，是很好的防火材料。岩棉板受热后稍有膨胀现象是因为将岩棉挤压成板时添加了4%左右的黏结剂、防水剂等有机添加剂，这些有机添加剂在受热后挥发引起岩棉板松胀。

四、外墙外保温系统防火分级及防火设计

针对聚苯板外墙外保温系统的应用高度应加以限制、利用岩棉等材料的耐火性能做垂直方向的防火分隔材料来阻挡和延缓火灾的蔓延、采用不燃烧材料作外墙外保温系统。

1.外墙外保温系统防火分级及防火设计。（1）无防火构造的粘贴聚苯板外墙外保温系统只适用于10层以下的普通住宅（三类及三类以下建筑）。（2）有防火构造的聚苯板外墙外保温系统只能应用于19层以下的普通住宅（二类及二类以下建筑），并应根据具体情况设置防火隔离带。

2.防火技术的基本构造。（1）粘贴聚苯板外墙外保温技术：首先将门窗口用胶粉聚苯颗粒保温浆料作口以增加门窗口的防火性，再根据具体情况按垂直方向每隔三层设置一道防火隔离带，做法是在应设防火隔离带处不贴聚苯板而用胶粉聚苯颗粒保温浆料替代，隔离带在水平方向的长度应是建筑物水平通长，位置应设置在上下窗间，高度宜等于上下窗距，如上下窗间距小于0.9 m，则除了按窗槛墙的高度，做胶粉聚苯颗粒保温浆料防火隔离带外，还应在下窗的上檐增设挑出宽度不小于70 cm的不燃烧体水平挑檐。

（2）现浇聚苯板外墙外保温系统：在每一层的窗上墙设置钢丝网岩棉板防火隔离构件，该构件的水平宽度比窗洞两侧各宽出200 mm，与聚苯板同时固定于模板内，现浇混凝土时一次成型。再根据具体情况每隔三层设置一道防火隔离带，做法是在应设防火隔离带处用同样厚度的钢丝网岩棉板替代聚苯板，隔离带在水平方向的长度应是建筑物水平通长，位置应设置在上下窗间，高度宜等于上下窗距，如上下窗间距小于0.9 m，则除了按窗槛墙的高度做岩棉防火隔离带外还应在下窗的上檐增设挑出宽度不小于70 cm的不燃烧体水平挑檐。拆模后整体用胶粉聚苯颗粒保温浆料找平。

（3）胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系、泡沫玻璃外墙外保温体系以及岩棉外墙外保温体系，以及经火反应性试验证明，具有良好防火性能的外墙外保温体系应用高度不受防火限制。

五、结束语

综上所述，我国迫切需要建立适合中国国情的防火标准和规范，居安思危，限制防火性能差的外墙外保温体系使用范围，尤其注重在高层和超高层建筑外墙上的使用限制，鼓励推广使用安全系数更高的外墙外保温系统，减少火灾发生的隐患，降低火灾发生时外墙保温系统对火灾的促进作用，进一步规范外墙外保温市场，逐步达到并超过发达国家外墙外保温的防火技术水平。