外墙保温材料在建筑的应用与防火安全管理

摘 要:当前,我国正在大力推广节能建筑,我国外墙外保温系统的现状是,系统中约80%的主体保温材料为有机可燃材料,而且系统又以防火性能较差的聚苯板薄抹灰系统为主。根据市场有关调查得出,在达到相同保温效果时与其它保温技术相比,外粘苯板保温价格最低,但同时存在防火性能差的问题。

关键词:外墙聚苯板;外墙保温层构造;防火安全措施

2009年2月9日央视新址北配楼发生火灾,2009年4月19日南京中环国际广场也发生了类似的火灾,包括近两年的济南奥体中心 北京乔波滑雪馆北大乒乓球馆等火灾着火部位都是建筑外墙保温材料这种保温材料燃烧后可很快从起火部位蔓延到整个大楼形成立体式燃烧,目前这种保温材料在我国很多建筑中都有使用如何提高建筑外墙保温材料的防火安全已成为事关民生安全的重要课题。

1 外墙保温层构造

外墙保温层设置于外墙外侧或内侧,由界面层(混凝土等光面墙隔)热保温材料层和饰面层(涂料饰面和面砖饰面)构成,具有保温隔热节能和装饰作用的保温层如图1中a、b所示。

2 外墙保温材料的类型

从保温材料耐火等级的角度看,目前用于外保温系统的保温材料主要分3大类。

a)有机高分子保温材料:以聚苯乙烯泡沫(膨胀聚苯乙烯泡沫简称EPS、挤塑聚苯乙烯泡沫简称XPS)和聚氨酯泡沫(简称 PU)为主,属易燃材料,具有引发火灾的危险性。

b)无机类保温材料:岩棉 玻璃棉 膨胀玻化微珠保温浆料等,属不燃性材料,自身不具有火灾危险性,但上述无机材料如纤维保温材料产生的粉尘和细小纤维既污染空气又易滋生细菌,对人身健康易造成危害,另外还有怕水施工不方便等缺点)有机无机复合保温材料:以胶粉聚苯颗粒保温砂浆为主的有机无机复合保温材料,通常认定为难燃性材料,燃烧时仅产生少量一氧化碳有毒气体,发烟量低不会熔融无滴落物,自身不存在防火安全问题。

3 各类外墙保温材料的应用

目前广泛应用的外墙外保温技术体系主要有膨胀聚苯乙烯泡沫(EPS)板薄抹灰外保温系统 挤塑聚苯乙烯泡沫(XPS)板薄抹灰外保温系统聚氨酯泡沫(PU)薄抹灰外保温系统 胶粉EPS颗粒保温浆料外保温系统 现浇混凝土复合无网EPS板外保温系统岩棉薄抹灰外保温系统等,其中,EPS板薄抹灰外墙外保温系统为全国普遍推广使用的技术,几乎占节能建筑的90%以上。

PU是目前世界上公认的最佳保温绝热材料,导热系数仅为0.018～0.023 W/m 。k,25mm厚的PU的保温效果相当于40mm厚的 EPS 、45mm厚的岩棉、380mm厚的混凝土或860mm厚的普通砖。主要指标对比如下。

保温效果:PU最好,EPS次之,岩棉最差。

耐冷热性能:岩棉最好,PU次之,EPS最差。

吸水率(性):PU最低,EPS次之,岩棉最易吸水。

使用寿命:岩棉最长,PU次之,苯板最差。

价格:PU最高,岩棉次之,EPS最低。

事实上,EPS、XPS、PU 都属于有机保温材料,最大优点是质量轻保温和隔热性好,最大缺陷是防火安全性差,易老化易燃烧,在燃烧时产生大量烟雾,毒性很大,这些产品的承重性使用年限 防火性都不如无机保温材料。

4 聚苯板外墙保温材料的火灾危险性

聚苯板薄抹灰系统在国内的外墙外保温中应用相当普遍,其危险性在于:

①一旦火灾发生,有机保温板燃烧产生的有毒气体和火焰会给逃生者带来巨大危险;

②因聚苯板受热产生的热熔缩变形以及网格布过热折断而导致瓷砖坠落,对逃生人员和救助人员造成的伤害也是致命的;

③当墙体保温材料表面砂浆龟裂脱落后,也很快会引燃保温材料,火灾迅速向大范围蔓延;

④外墙着火之后,由于室内的自动消防设施不能覆盖外墙,特别是当高层建筑外墙外保温材料着火后,更是无计可施。

5 国内外外墙保温系统防火技术现状

a)国外外墙保温防火技术现状:欧美等发达国家对外墙保温系统均有严格的防火安全等级要求,不同的外墙保温系统和保温材料设有防火测试方法和分级标准(考虑燃烧时烟气及毒性释放),并对不同防火等级的外墙保温系统的使用范围有严格规定如欧洲标准E-TAG004《有抹面层的外墙外保温复合系统欧洲技术标准认证》中规定,对保温防火性的测试方法要按照CEN分级文件EN13501- 1《建筑产品或组件的燃烧性能分级》进行阻燃等级A1―E的测试防火等级的测定和相关的测试需进行两次:一次为整个体系,另一次仅为保温材料同时,对外墙外保温的防火要求将依据法律法规和适用于建筑物最终使用的管理条例而定德国有因聚苯板薄抹灰系统防火安全性达不到要求而不能在22m以上建筑物使用的相关规定;英国有18m以上建筑物不允许使用聚苯板薄抹灰外墙外保温系统的规定;美国纽约州建筑指令中明确规定耐火极限低于2h的聚苯板薄抹灰外墙外保温系统不允许用在高于22.86m的住宅建筑中而由岩棉等不燃材料组成的外墙保温系统则可广泛应用在各种类型的建筑中,该系统已经成为目前世界上应用范围最广的外墙保温做法之一。

b)国内外墙保温防火技术现状:聚苯板薄抹灰系统因其防火性能较差,发达国家对其使用范围有严格的限制,而国内高层超高层建筑采用聚苯板薄抹灰网格布粘贴面砖的外墙外保温做法相当普遍,主要原因是国内没有标准对此作出限制规定,如我国现有的GB50016- 2006《建筑设计防火规范》和GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》(2005年版)只规定了建筑构件的燃烧性能和耐火极限,附录 A(各类建筑构件燃烧性能和耐火极限)对外墙的规定均为不燃烧体,但是其中却没规定外墙保温材料的燃烧性能在JGJ144-2004《外墙保温工程技术规程》的表4.0.11外墙外保温系统组成材料性能要求中,对胶粉EPS颗粒保温浆料的燃烧性能级别标注为B1(难燃性),但对EPS板的燃烧性能级别标注却为“―”即没有规定。

外墙保温材料的防火已引起国家的重视,公安部消防局会同住房和城乡建设部标准定额司正在共同组织起草《建筑外保温材料防火措施》,在征求意见稿中提出了外墙保温材料燃烧性能要求:

①建筑体积大于10万立方米或建筑高度大于32米的公共建筑和建筑高度大于100米的居住建筑应采用岩棉矿棉玻璃棉等无机材料制作的保温材料;

②建筑体积大于10万立方米或建筑高度大于32米的公共建筑和建筑高度大于100米的居住建筑外,其他建筑可采用可燃材料做外墙保温,但应采取相应的防火构造;

③建筑外装修材料应采用不燃材料。”

6 外墙保温材料防火安全措施

6.1 提高外墙保温材料的防火性能,设置相应的防火构造物

a)对于新建建筑:

①建议在修订的标准中, 对外墙保温材料燃烧性能等级的规定,应能满足外保温系统具有阻止火焰传播的能力;

②建议在法律法规中明确规定推广使用不燃材料组成的外墙保温系统;

③消防部门应加强对外墙保温材料防火性能等级的监管和测试;

④对于使用聚苯板薄抹灰外保温系统,应增设防火隔离带、挡火梁等防火构造物。

b)对于已采用可燃材料做保温层的建筑:

①保温层应采用不燃烧材料做水平和竖向分隔;

②建筑外墙转角两侧和门洞窗口等开口周围应采用不燃烧材料进行分隔;

③建筑外表层应采用不燃材料将保温层完全覆盖,可采用水泥砂浆涂抹;

④当建筑外墙采用幕墙时,幕墙与每层楼板隔墙处的缝隙应采用防火材料封堵。

6.2 单位加强消防安全管理,消防部门加强监管

单位要加强消防安全管理,认真开展消防安全自查自纠,针对自查中发现的用火用电不规范 胡乱堆放杂物等问题,必须立即排除;单位要认真落实安全生产的相关制度,落实防火制度和责任人,制定应急机制,规范用火用电,正确设置安全出口指向标志等;单位要加强对员工的消防安全培训,特别是特殊工种,必须保证员工持证上岗,确保用火用电安全,预防火灾事故的发生。

消防部门应加强监管,定期深入各单位进行监督检查,对存在的问题及时指出,要求单位落实整改对拒绝整改或整改不到位的单位,消防部门将依法给予处罚。监管的内容包括施工现场、施工工人的生活区、明火作业区和外墙保温材料、木料等易燃物品堆放区的消防设施的配备及监管情况,临时用电设施的防火、防水、防触电装置,外脚手架搭设和安全网的防火情况等。

6.3 严格建设工程施工现场管理

强化施工现场管理应根据现有的消防条例和保温工程施工消防安全管理规定并结合实际情况制定出消防安全管理制度, 并认真贯彻执行:

(1)保温板材进场后,不宜露天存放,应远离火源露天存放时,保温板材应采取可靠的防护措施;

(2)保温板材应在电焊等工序结束后进行铺设确需在保温板材铺设后进行电焊等工序的,将电焊部位周围应采用防火毯进行防火保护,或在可燃保温材料上涂刷水泥砂浆等不燃保护层进行保护;

(3)不得直接在保温板材上进行防水材料的热熔热粘结法施工;

(4)配足灭火器消防水泵消防水池等消防设施。

7 结束语

近年来由于外墙保温引起或加速火势蔓延的事故频发,国家有关部门对此类事故的重视上升到了一个新的高度。目前,作为施工单位要做的就是在现场施工阶段的防控工作。通过大量的工程实践,笔者认为对于外墙保温工程的施工阶段只要用科学严谨的态度进行管理,火灾事故是可以避免的。随着外墙保温安全和技术规程标准的完善,建筑节能事业必将健康有序地发展。

参考文献

[1]马保国.外墙外保温技术[M].北京:化学工业出版社,2007.

[2]曲汝泽.墙体保温技术探索[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.