浅谈保温材料的防火处理措施

摘 要：当胶粉聚苯颗粒保护层厚度在30 mm以上时，内部的有机保温材料在火灾时几乎没有破坏。基于胶粉聚苯颗粒作为保护层的外保温系统――胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板系统也因此具有很好的防火性能。

关键词：阻燃 ；聚苯板；聚氨酯泡沫；有机可燃保温材料

中图分类号：S762文献标识码： A

当前房屋建筑施工工程中大量使用的EPS、XPS、PU均为有机可燃保温材料，对其进行防火处理后能延缓火灾蔓延。有效可行的保温材料防火处理措施主要有：阻燃处理、增加防火界面剂与防火保护层。

1阻燃处理

阻燃是一种物理和化学作用，通过生成某些物质吸热或生成传热系数很低的隔热层来抑制保温材料燃烧的化学反应，达到延缓火灾蔓延的目的。目前常见使用的保温材料大都是有机可燃材料，为了防止火灾的发生，常见的阻燃方法有：

1) 减少材料中可燃物的含量。在泡沫塑料中加入一定量的不燃材料或受热分解吸热物质来降低材料的发热量， 使材料难以达到起燃点；

2)在合成材料时加入添加剂使捕捉燃烧时析出的自由基HO°或 O°无法与可燃蒸汽结合，不构成轰然条件；

3) 隔绝氧气，在泡沫塑料表面刷防火涂料或者粘贴金属箔(板)，使电焊火花等火源无法嵌入保温板内，阻止泡沫芯材与火焰的直接接触，起到阻燃的作用。

阻燃方法有：(1)化学方法， 有合成新型耐热塑料、共聚法、接枝法和交联法四种。(2) 物理方法，有添加阻燃剂、与阻燃聚合物共混、无机填料的稀释法和防火材料覆盖法四种。

对聚苯板、聚氨酯泡沫材料进行阻燃处理，是通过提高其氧指数，使其着火后燃烧缓慢， 或者离开火焰后能自行熄灭。经过阻燃处理的塑料，虽然较难燃烧，但仍是可燃物质，仍不可直接接触明火和高温。经阻燃处理后，燃烧增长率指数≤250W/s、火焰横向蔓延长度小于试样边缘、时间为600s时总放热量≤15MJ、60s时的燃烧长度小于150mm，可达到B1级要求。加防火隔离带后，在楼层较低的一般既有建筑改造中可以选用。

2.4.1.2涂覆防火界面剂

为了模拟涂抹界面剂后的实际受火状态，采用电焊火焰攻击方法攻击未涂抹界面剂的EPS和涂抹界面剂的EPS。实验表明对材料进行面层处理后受火花影响非常小，相比于裸板和涂覆普通界面剂聚苯板，防火能力大幅度提高，着火后，火焰基本不蔓延，并在短时间内自熄，可以满足有机保温材料在现场施工和使用过程中的火灾安全隐患问题。

经测试，涂覆防火界面剂后，聚苯乙烯与聚氨酯的燃烧性能大幅度提高，氧指数可分别达到34h和36h以上，满足B1级防火材料要求。当氧指数提高至40%，在聚氨酯裸条燃烧后接触到防火界面层后也会自熄，并且火焰基本不蔓延。

2.4.1.3设置防护层

目前，常见有机保温材料EPS、XPS、PU等，为保温层设置防火保护层，对泡沫材料能起到有效地防火保护作用。保护层可采用胶粉聚苯颗粒或水泥砂浆，如图2.23、2.24、2.25，保护层厚度介于5~45 mm之间。在保温材料进入施工现场前，通过对其涂刷界面砂浆可以提高可燃保温材料的氧指数，从而提高可燃保温材料在存放和施工时的防火性能。

为了模拟带有防护层的有机保温材料的实际受火状态，采用建筑材料可燃性试验方法，在EPS板的一表面增加保护层，对不同材料、不同厚度的保护层，在不同的火焰高度的轰击下进行试验。试件的尺寸为250 mm x 90 mm x30 mm。在苯板（EPS）切割机上切割好40块试件，分成三组，一组表面涂抹砂浆，一组表面涂抹胶粉保温浆料。

试验过程中，对不同防护层厚度的SJ1、SJ3、SJ5、SP、JF试块分别点火时间为15s、30s、60s、90s进行试验。点火方式采用表面点火方式，火焰应施加在试样的中心线位置，底部边缘上方40mm处。确认燃烧箱烟道内的空气流速符合要求。将试样从状态调节室中取出，放置于密闭箱体中的试验装置内，并在30min内完成试验。将试样置于试样夹，这样试样的两个边缘和上端边缘被试样夹封闭，受火端距离试样夹底端30mm。将燃烧器角度调整至45°角，使定位器来确认燃烧器与试样的距离在试样下方的铝箔收集盘内放两张滤纸，这一操作应在试验前的3min内完成。点燃位于垂直方向的燃烧器，待火焰稳定。调节燃烧器微调阀，并采用测量器具测量火焰高度，火焰高度分别为（20±1）mm和（80±1）mm。应在远离燃烧器的预设位置上进行该操作，以避免试样意外着火。在每次对试样点火前应测量火焰高度。沿燃烧器的垂直轴线将燃烧器倾斜45°，水平向前推进，直至火焰抵达预设的试样接触点。当火焰接触到试样时开始计时，然后平稳地撤回燃烧器。

图2.26EPS板燃烧后试件图2.27砂浆防护层EPS板点火轰击图2.28 砂浆防护层EPS板轰击后出现裂纹

图2.29 砂浆防护层EPS板轰击EPS熔融 图2.30胶粉浆料的EPS板点火轰击 图2.31胶粉浆料的EPS板轰击

通过（20±1）mm和（80±1）mm的火焰高度及15s、30s、60s、90s的轰击时间对涂抹不同厚度和材料的EPS板进行火焰轰击试验，涂抹抹面砂浆防护层的试样表面出现裂缝现象，位于防护层下的EPS板出现熔融；涂抹胶粉聚苯颗粒保温浆料的试样表面的聚苯颗粒出现小面积的熔融现象（图2.26、2.27、2.28、2.29、2.30、2.31），试样表面无裂缝现象。

火焰轰击时砂浆防护层出现裂缝现象，（20±1）mm火焰分别轰击15s、30s、60s、90s所对应砂浆防护层试件SJ1、SJ3、SJ5有明显裂纹时间12s、16s、20s；（80±1）mm火焰分别轰击15s、30s、60s、90s所对应的砂浆防护层试件SJ1、SJ3、SJ5有明显裂纹时间18s、22s、26s。从图2.32的数据分析可以看出：防护层出现明显裂缝的时间随着保护层厚度的增加而增加。

图2.32裂缝出现时间图2.33热熔长度和宽度方向

以上试验证明：同等厚度的胶粉聚苯颗粒对有机保温材料的防火保护要强于水泥砂浆。这是因为：一方面，胶粉聚苯颗粒属于保温材料，是热的不良导体，而砂浆属于热的良导体。外部热量向内传递过程要比水泥砂浆来得缓慢，内侧有机保温材料达到熔缩温度的时间长，在聚苯颗粒熔化后形成了封闭空腔，使得胶粉聚苯颗粒的热导率更低，热量传递更为缓慢；另一方面，砂浆遇热后开裂使热量更快进入内部，加速有机保温材料达到熔缩温度。

试验证明：当胶粉聚苯颗粒保护层厚度在30 mm以上时，内部的有机保温材料在火灾时几乎没有破坏。基于胶粉聚苯颗粒作为保护层的外保温系统――胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板系统也因此具有很好的防火性能。

参考文献

[1] 《建筑材料或制品的单体燃烧试验》(GBT_20284-2006)

[2] 《外墙外保温工程技术规程》（JGJ144-2004）

[3] 《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》（JG149-2003）

[4]《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》（GBT 10801.1-2002 ）

[5]《塑料 用氧指数法测定燃烧行为 第2部分：室温试验》（GBT 2406.2-2009）