我国外墙外保温防火技术现状分析

我国外墙外保温防火技术现状分析

1建筑外墙外保温行业现状

我国的建筑节能工作始于1986年颁布的《北方地区居住建筑节能设计标准》，当时节能目标是30％；1996年将这一节能目标提高到50％；2005年开始逐步推行节能65%。北京市节能65%设计标准规定：节能指标提高完全由建筑物围护结构承担实现，以降低冬季采暖能耗为主，兼顾降低夏季降温能耗。外墙传热系数的降低主要是靠墙体保温技术来实现的。

我国的墙体保温技术有外墙内保温、夹心保温和外墙外保温三种形式，外墙外保温技术以其热工性能好、保温效果高、保护主体结构、基本消除热桥等诸多优点，已经成为目前市场的主流。随着国家对建筑节能工作的重视，外墙外保温技术获得了长足的发展，涌现出了聚苯板薄抹灰、胶粉聚苯颗粒、喷涂硬泡聚氨酯、现浇无网聚苯板、现浇有网聚苯板、保温装饰一体化和幕墙保温等大量的外墙外保温系统，EPS、XPS和PU等高效保温材料获得了广泛的应用。

2建筑外墙外保温防火问题

随着我国建筑节能标准的不断提高，胶粉聚苯颗粒、膨胀珍珠岩等浆料保温材料因为其导热系数高，无法满足较高的节能标准，逐渐被限制和禁止使用。目前保温市场上普遍使用的是具有低导热系数的EPS、XPS和PU等高效保温材料，但是这些保温材料都是可燃保温材料，防火性能较差，并且燃烧时产生大量的有毒烟雾，即使加入大量阻燃剂可以提高其难燃等级，由于一般阻燃剂的沸点不足300℃，火灾发生时，环境温度可高达1000℃，阻燃剂挥发，所以防火性能很不理想。我国开始大力推广建筑节能后，从2005年至今，因为有机保温材料被引燃，发生的火灾越来越多，2009年比较典型的火灾有央视新址园区在建附属文化中心大楼、中央美院彩钢板宿舍楼、中国科技馆新馆、济南全运会场馆火灾，2010年则是5月31日着火的南通新地标中海汇泉大厦。

图1 央视配楼火灾现场

图2 中央美院彩钢夹心板房火灾后现场

图3 济南奥体中心火灾现场

图4 济南奥体中心火灾现场

目前业内对外保温工程火灾发生的三个时段已经形成共识，分别为：第一，保温材料进入施工现场码放时段；第二，保温材料施工上墙时段；第三，外墙外保温系统投入使用时段。在国内现有外保温工程火灾中，大部分发生在施工过程中。主要原因在于保温材料的阻燃性差，施工过程中保温板裸放，无任何防火保护措施，施工现场的防火安全管理措施不到位，动火作业违规操作等因素造成的。鉴于外墙外保温建筑投入使用的时间不长，在火灾案例中所占的比例并不高，但是也有案例发生。建筑物的使用寿命通常在50年以上，建筑物使用过程中一旦发生火灾，人员、财产安全和消防的救援能力将面临重大考验。因此，减少或避免建筑物使用过程中火灾的危害显得尤为重要。

3外墙外保温防火技术现状

我国建筑的火灾，多为幕墙保温和高层建筑火灾，尤其是高层幕墙保温建筑，具有多发性、火势蔓延快、燃烧产生大量有毒烟尘、施救难度大等特点。

针对外墙外保温工程日益频发的火灾，从2006年开始，国内相关领域的研究机构和行业领先的公司，相继投入了大量的人力、物力，开展了外墙外保温防火技术的研究。例如，北京住总集团、中国建科院防火所等共同承担的北京市科研课题《高层建筑外墙外保温防火安全及防火措施的研究》，对岩棉、OPF傲德防火酚醛保温板、泡沫混凝土等做为防火隔离带材料对提高聚苯板薄抹灰系统防火安全性的作用，进行了大型火灾模拟实验研究；中国建科院防火所编写的行业标准《建筑外墙外保温系统防火试验方法》；

目前，国内对外墙外保温防火安全性问题形成了共识，认为易燃保温材料是外墙外保温火灾的罪魁祸首，提高外墙外保温系统的防火安全性迫在眉睫，并形成了两种技术路线。第一种认为，目前提高保温材料的防火性能，技术上和经济上不符合中国的国情，提倡采用防火隔离带、防火分仓、防火面层等构造措施来提高外墙外保温系统的防火安全性；第二种认为，外墙外保温火灾的根源在于易燃保温材料，提倡开发难燃或不燃的高效保温材料来逐步替代易燃保温材料，从而从根本上解决建筑的火灾隐患。构造防火能部分缓解外墙外保温的火灾，可以作为一种提高建筑防火安全性的过渡措施，但由于仍旧采用易燃保温材料，依然存在火灾隐患。

为有效防止建筑外保温系统火灾事故，公安部、住房和城乡建设部联合制定了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》，并于2009年9月25日颁布执行，禁止使用B3

级易燃保温材料，限制使用B2级可燃保温材料，鼓励采用不燃A级、难燃B1级保温材料，对采用B2级可燃保温材料的系统需要采取防火隔离带措施。

3.1 难燃或不燃保温材料

难燃材料是指按GB 8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》达到B1级的材料，不燃材料为A级。目前市场上能达到B1级或A级的保温材料，主要有岩棉、玻璃棉等无机材料,PF、PU等有机保温材料和胶粉聚苯颗粒等有机无机复合材料，分述如下：

3.1.1无机保温材料

a)岩棉

岩棉，又称岩石棉，以天然岩石、矿物或工业废渣等为原料制成的蓬松状短细纤维。广泛用于冶金、机械、建材、石油、化工工业。直径一般3-9微米，容重50-200kg/m3，常温下导热系数0.039～0.046W/(m?K)。岩棉本身属无机质硅酸盐纤维，不可燃，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。岩棉制品的燃烧性能取决于其中可燃性粘接剂的多少，一般认为岩棉是不燃A级。

b）玻璃棉

玻璃棉是将熔融玻璃纤维化，形成棉状的材料，化学成分属玻璃类，是一种无机质纤维，具有成型好、体积密度小、热导率彽、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀、化学性能稳定。玻璃棉比岩棉容重低、渣球含量少、导热系数低、使用年限长、纤维韧性大，但是岩棉的最高使用温度高，最高为600℃左右，玻璃棉只有260℃左右。玻璃棉与岩棉类似，本身不可燃，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。一般认为玻璃棉也属于不燃A级。

c）膨胀珍珠岩

膨胀珍珠岩由天然酸性玻璃质火山熔岩（珍珠岩、松脂岩和黑曜岩）在1000-1300℃高温条件下其体积迅速膨胀4-30倍形成。广泛用于建筑、冶金、石油、机械、轻工、水电、铸造、医药、食品、农林园艺领域。常温导热系数0.0245-0.048W/(m·K)，高温导热系数0.058-0.175W/(m·K)，低温导热系数0.028-0.038W/(m·K)，最高使用温度800℃。用作高效保温、保冷填充材料，属于不燃A级。

d）玻化微珠

玻化微珠是一种酸性玻璃质溶岩矿物质（松脂岩矿砂），经过特种技术处理和生产工艺加工形成内部多孔﹑表面玻化封闭，呈球状体细径颗粒，是一种具有高性能的新型无机轻质绝热材料。主要化学成份是Si02﹑Al203﹑CaO，颗粒粒径为0.1-2mm，容重为50-100kg/m3，导热系数为0.028-0.048W/m·K，漂浮率大于95%，成球玻化率大于95%，吸水率小于50%，熔融温度为1200℃。由于表面玻化形成一定的颗粒强度，理化性能十分稳定，耐老化耐候性强，具有优异的绝热﹑防火﹑吸音性能，适合诸多领域中作轻质填充骨料和绝热﹑防火﹑吸音﹑保温材料，属于不燃A级。

e）泡沫玻璃

泡沫玻璃是由碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等，经过细粉碎和均匀混合后，再经过高温熔化，发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料。它是由大量直径为1～2mm的均匀气泡结构组成。其中吸声泡沫玻璃为50%以上开孔气泡，绝热泡沫玻璃为75%以上的闭孔气泡，制品密度为160-220kg/m3，可以根据使用的要求，通过生产技术参数的变更进行调整。

泡沫玻璃是一种性能优越的绝热（保冷）、吸声、防潮、防火的轻质高强建筑材料和装饰材料，使用温度范围为-196℃到450℃，A级不燃与建筑物同寿命，导热系数为0.058

W/(m·K)，透湿系数几乎为0。

f）陶瓷纤维板

陶瓷纤维板即为硅酸铝纤维板，是一种耐火材料。采用对应的硅酸铝纤维棉作原料，用真空成型或干制法工艺经干燥和机加工精制而成。硅酸铝纤维板除具有对应散状硅酸铝纤维棉优良性能外，产品质地坚硬，韧性和强度优良，具有优良的抗风蚀能力。加热不膨胀、质轻、施工方便，可任意剪切弯曲，是窑炉、管道及其他保温设备的理想节能材料，属于不燃A级。

3.1.2 有机保温材料

a)EPS

EPS即模塑聚苯乙烯泡沫塑料，是由可发性聚苯乙烯珠粒经加热预发泡后，在模具中加热成型而制得的具有闭孔结构的使用温度不超过75℃的泡沫塑料。用于外墙外保温的EPS 容重18-22kg/m3，导热系数小于0.041W/(m·K)，一般为B2级，通过加阻燃剂也有厂家有

B1级的报告，但是一般认为属于B2级或B3级。

b）XPS

XPS即挤塑聚苯乙烯泡沫塑料，是以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成分，添加少量添加剂，通过加热挤塑成型而制得的具有闭孔结构的硬质泡沫塑料。导热系数小于

0.030W/(m·K)，一般为B2级，通过加阻燃剂也有厂家有B1级的报告，但是一般认为属于B2级或B3级。

c）PU

PU即聚氨酯，是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物泡沫塑料。建筑外墙外保温应用的为硬质聚氨酯泡沫塑料，导热系数小于0.024 W/(m·K)，一般为B2级，通过加阻燃剂也有厂家有B1级的报告，但是一般认为属于B2级。

d）PF及其改性产品

PF即酚醛泡沫，是新型不燃、防火低烟保温材料，以酚醛树脂和阻燃剂、抑烟剂、固化剂、发泡剂、及其它助剂等多种物质，经科学配方制成的闭孔型硬质泡沫塑料。酚醛泡沫因其导热系数低，保温性能好，被誉为保温之王。酚醛泡沫不仅导热系数低、保温性能好，还具有难燃、热稳定性好、质轻、低烟、低毒、耐热、力学强度高、隔音、抗化学腐蚀能力强、耐侯型好等多项优点，它适用于大型冷库、贮罐、船舶及各种保温管道和建筑业，不需要添加任何阻燃剂，属于B1级难燃材料，经过改性处理后可以达到不燃A级，是最优良的高效难燃保温材料。

3.1.3有机无机复合保温材料

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，聚苯颗粒体积大约在80%，导热系数0.06 W/(m·K)，燃烧等级B1级难燃材料。由于其导热系数较高，在新的节能标准下，在北方严寒和寒冷地区已经限制使用。

综上所述，无机保温材料都属于A级不燃材料，岩棉、玻璃棉因吸水率高，常温条件下热工性能不稳定，不适合用于墙体保温，适合用于较高温度管道、锅炉等设备的保温。泡沫玻璃造价较高、导热系数也较高，更适合用于保冷。陶瓷纤维板其实是一种耐火材料，适合用于高温保温。膨胀珍珠岩、玻化微珠只适合作为浆料保温使用，吸水率高，热工学差，限制了其更广泛的使用。在有机保温材料中，真正属于难燃不燃保温材料只有PF及其改性产品，并且导热系数低，因此PF及其改性产品是最适合解决外墙外保温系统防火安全性问题的难燃保温材料。

3.2防火隔离带技术

对于在我国应用面最广泛的聚苯板薄抹灰外保温系统，其良好的性价比使其在防火性能要求不高的外墙外保温工程，通过采用防火隔离带的构造防火措施，可以继续使用。在聚苯

板薄抹灰外保温系统，通常要考虑的两个问题是：火灾条件下维持系统稳定性的能力和系统阻止火焰传播的能力。外保温系统的防火构造措施可以是多种多样的。以下是常见的措施：防火隔离带：水平设置在建筑的层与层之间的防火隔断，一般采用不燃或难燃保温材料，系统的任何材料之间都不留空隙，具有一定的宽度。

挡火梁：一种门窗洞口的隔火构造方式，与防火隔离带类似，水平设置在门窗洞口的上边缘，并伸出门窗洞口竖向边缘一定的长度。

目前来看，岩棉和改性酚醛保温板可作为聚苯板薄抹灰外保温系统防火隔离带的材料，尤其以改性酚醛保温板导热系数低、高温条件下体积稳定、具有隔火隔热性能，最适合作为防火隔离带保温材料。