石永宏

摘 要 我國“十一五”規(guī)劃中提出要完成建筑節(jié)能65%總目標。要完成總目標任務(wù)，其建筑節(jié)能的關(guān)鍵就是大力推廣外墻外保溫。但是，目前外墻外保溫系統(tǒng)的防火安全性沒有引起重視。根據(jù)三種外墻外保溫系統(tǒng)火反應(yīng)試驗對比及防火特性，提出了外墻外保溫應(yīng)設(shè)置防火分級以及在設(shè)計中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞 外墻外保溫 防火 火反應(yīng) 試驗 特性 分級 設(shè)計

一、我國外墻外保溫防火技術(shù)現(xiàn)狀

按照建設(shè)部的要求，既有建筑的節(jié)能改造要到2020年全部完成。目前，我國面臨新建建筑和既有建筑的雙重建筑節(jié)能任務(wù)。我國“十一五”規(guī)劃中提出要完成建筑節(jié)能65%總目標。要完成總目標任務(wù)，其建筑節(jié)能的關(guān)鍵就是大力推廣外墻外保溫。

但對建筑外墻外保溫系統(tǒng)，尤其是高層外墻外保溫系統(tǒng)的防火安全性并未引起足夠重視。目前，我國《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GBJ16-1987）及《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50045-1995）中均未包含對外墻外保溫的防火設(shè)計要求。原因一是外墻外保溫技術(shù)是最近幾年隨著建筑節(jié)能發(fā)展而全面開展的一項新技術(shù)，二是對外墻外保溫系統(tǒng)的防火性能缺乏重視。在這方面我國與歐洲發(fā)達國家存在較大差距，這些國家的相關(guān)規(guī)范都要求對不同的外保溫系統(tǒng)進行防火性試驗，并根據(jù)試驗結(jié)果將不同的外保溫系統(tǒng)分為若干等級，不同等級的系統(tǒng)適用在不同防火要求的建筑中。實際上由于聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的防火安全性較差，在德國高度超過22 m的建筑，是不允許使用聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的。而與國外不同的是，國內(nèi)的建筑以中高層建筑居多，火災(zāi)發(fā)生時救援難度大，對建筑的綜合防火技術(shù)尤其是外墻外保溫的防火技術(shù)要求更高。

另外，目前國內(nèi)占有主導(dǎo)地位的聚苯板薄抹灰外墻保溫系統(tǒng)存在如下現(xiàn)象。

1.聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)在國外發(fā)達國家在本土應(yīng)用時因建筑防火安全的要求其使用范圍是有限制的；但在國內(nèi)使用時卻沒有任何規(guī)范或標準對此提出規(guī)定。因此幾乎所有聚苯板薄抹灰外墻外保溫作法的生產(chǎn)單位對聚苯板薄抹灰體系的火災(zāi)隱患視而不見。

2.在國內(nèi)高層甚至超高層建筑上采用聚苯板薄抹灰網(wǎng)格布貼面磚的外墻外保溫作法相當普遍：一旦火災(zāi)發(fā)生，不僅有機保溫板燃燒時釋放出來的有毒氣體和火焰給逃生者帶來巨大危險，同時聚苯板受熱產(chǎn)生的熱熔縮變形易導(dǎo)致瓷磚墜落傷害逃生人員和救助人員，潛在危險也是相當致命的。

二、三種外墻外保溫系統(tǒng)火反應(yīng)性試驗

1.試驗?zāi)康?。三種墻體外保溫體系包括：聚苯板外保溫體系、膠粉聚苯顆粒外保溫體系和巖棉外保溫體系。檢測目的在于對比三種外墻外保溫體系的火反應(yīng)性能，包括點火性、熱釋放、煙和有毒氣體產(chǎn)生等性能。

2.試驗過程。

（1）試驗描述。

（A）聚苯板外保溫體系試件。試件構(gòu)成：l0 mm水泥砂漿基底+50 mm聚苯板+5 mm聚合物抹面砂漿（復(fù)合耐堿玻纖網(wǎng)格布）。

試件分為開放式和封閉式。開放式是試件四周自然開放不封閉，以此作為觀察樣。試驗開始2 s聚苯板開始熔化收縮，105 s時聚合物抹面砂漿（復(fù)合耐堿玻纖網(wǎng)格布）層已和水泥砂漿基底相貼，中間的聚苯板保溫層已不復(fù)存在，只可見少許黑色燒結(jié)物。封閉式是用聚合物抹面砂漿將試件四周封閉，以此作為測試樣。試件邊角產(chǎn)生裂縫，試驗開始52 s時，從試件裂縫處冒出的煙氣被點燃，燃燒持續(xù)約70 s。試驗結(jié)束后，將試件外殼敲掉，發(fā)現(xiàn)里面已空，只可見少許燒結(jié)殘留物。

（B）巖棉板外保溫體系試件。試件構(gòu)成：10 mm水泥砂漿基底+50 mm巖棉板+5 mm聚合物抹面砂漿（復(fù)合耐堿玻纖網(wǎng)格布）。試件分為開放式和封閉式。開放式是試件四周自然開放不封閉，以此作為觀察樣。試驗過程中未被點燃，試驗結(jié)束后觀察，發(fā)現(xiàn)巖棉板靠熱輻射面顏色略有變深，變色厚度約為3 mm，巖棉板的厚度略有增加（即巖棉板受熱后有膨脹現(xiàn)象），試驗過程中和結(jié)束后，無其他明顯變化。封閉式是用聚合物抹面砂漿將試件四周封閉，以此作為測試樣。試驗過程中未被點燃，試件未裂，無明顯變化；試驗結(jié)束后，將試件外殼敲掉后也未發(fā)現(xiàn)巖棉有明顯變化。

（C）膠粉聚苯顆粒外保溫體系試件。試件構(gòu)成：10 mm水泥砂漿基底+50 mm膠粉聚苯顆粒保溫材料+5 mm聚合物抹面砂漿（復(fù)合耐堿玻纖網(wǎng)格布）。

試件分為開放式和封閉式。開放式是試件四周自然開放不封閉，以此作為觀察樣。試驗過程中未被點燃，試驗結(jié)束后觀察，發(fā)現(xiàn)保溫層靠熱輻射面顏色略有變深，變色厚度約為3 mm～5 mm，未發(fā)現(xiàn)保溫層厚度有明顯變化，也未發(fā)現(xiàn)其他明顯變化。封閉式是用聚合物抹面砂漿將試件四周封閉，以此作為測試樣。試驗過程中未被點燃，試件未裂，無明顯變化；試驗結(jié)束后，將試件外殼敲掉后發(fā)現(xiàn)保溫層靠熱輻射面顏色略有變深，變色厚度為3 mm～5 mm，未發(fā)現(xiàn)其他明顯變化。

3.試驗結(jié)論。通過對三種主要外保溫材料體系試件的對火反應(yīng)性試驗可得出以下結(jié)論：膠粉聚苯顆粒外保溫體系和巖棉外保溫體系的對火反應(yīng)性能一致（包括點火性、熱釋放、煙及有毒氣體的產(chǎn)生等性能），并大大優(yōu)于聚苯板外保溫體系。

三、不同外墻外保溫系統(tǒng)防火特性

從外墻外保溫系統(tǒng)火反應(yīng)性試驗可看出：

1.聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的防火性能最差。應(yīng)該引起特別注意的是粘貼法聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)，由于是點粘（粘貼面積通常不超過40%），系統(tǒng)本身就存在整體連通的空氣層，火災(zāi)時很快形成“引火風道”使火災(zāi)迅速蔓延。雖然使用在建筑外保溫層的聚苯板為阻燃性聚苯板，有一定的自熄性能，但在明火情況下仍會燃燒，并且加入的阻燃劑在燃燒后，生成大量毒害氣體使人中毒而亡或先中毒昏迷而后燒死。燃燒時高發(fā)煙性使能見度大受影響，造成心理恐慌、逃生困難，也影響消防人員的撲救工作。另一個值得注意的是高溫輻射時外保溫系統(tǒng)的體積穩(wěn)定性。觀察外墻外保溫系統(tǒng)火反應(yīng)性試驗可看出聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)在高溫輻射下很快收縮、熔結(jié)，在明火狀態(tài)下發(fā)生燃燒，也就是說在火災(zāi)發(fā)生時（有明火或高溫輻射），聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)將很快遭到破壞。目前，有部分企業(yè)未經(jīng)系統(tǒng)研究隨意在聚苯板外保溫體系面層粘貼面磚的做法是非常危險的，火災(zāi)狀態(tài)下聚苯板在受熱后嚴重變形，使面磚飾面層喪失依托，引起面磚層整體脫落造成人員傷害。

2.膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)和巖棉外保溫體系防火性能較好。除了點火性、熱釋放、煙及有毒氣體的產(chǎn)生等性能大大優(yōu)于聚苯板外保溫體系外，在高溫輻射時，外保溫系統(tǒng)的體積穩(wěn)定性也具有明顯的優(yōu)勢。試驗表明，膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)試件不燃燒，保溫層厚度無明顯變化，只是靠熱輻射面的保溫層顏色略有變深，變色厚度約為3 mm～5 mm。膠粉聚苯顆粒保溫材料的這種優(yōu)勢是通過采用無機膠凝材料包覆易燃聚苯顆粒的方式來實現(xiàn)的，在強熱輻射下，靠近熱源一面的被無機膠凝材料包覆的聚苯顆粒熱熔收縮形成由無機膠凝材料支撐的空腔，該層材料在一定時間內(nèi)不會發(fā)生變形，保持了體型穩(wěn)定，同時還對下面的材料起到隔熱的作用，從而具有良好的防火穩(wěn)定性能。

巖棉外保溫體系試驗表明，試件不燃燒，發(fā)現(xiàn)巖棉板靠熱輻射面顏色略有變深，變色厚度約為3 mm，巖棉板的厚度略有增加。這是因為巖棉為A級不燃材料，是很好的防火材料。巖棉板受熱后稍有膨脹現(xiàn)象是因為將巖棉擠壓成板時添加了4%左右的黏結(jié)劑、防水劑等有機添加劑，這些有機添加劑在受熱后揮發(fā)引起巖棉板松脹。

四、外墻外保溫系統(tǒng)防火分級及防火設(shè)計

針對聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)的應(yīng)用高度應(yīng)加以限制、利用巖棉等材料的耐火性能做垂直方向的防火分隔材料來阻擋和延緩火災(zāi)的蔓延、采用不燃燒材料作外墻外保溫系統(tǒng)。

1.外墻外保溫系統(tǒng)防火分級及防火設(shè)計。（1）無防火構(gòu)造的粘貼聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)只適用于10層以下的普通住宅（三類及三類以下建筑）。（2）有防火構(gòu)造的聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)只能應(yīng)用于19層以下的普通住宅（二類及二類以下建筑），并應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置防火隔離帶。

2.防火技術(shù)的基本構(gòu)造。（1）粘貼聚苯板外墻外保溫技術(shù)：首先將門窗口用膠粉聚苯顆粒保溫漿料作口以增加門窗口的防火性，再根據(jù)具體情況按垂直方向每隔三層設(shè)置一道防火隔離帶，做法是在應(yīng)設(shè)防火隔離帶處不貼聚苯板而用膠粉聚苯顆粒保溫漿料替代，隔離帶在水平方向的長度應(yīng)是建筑物水平通長，位置應(yīng)設(shè)置在上下窗間，高度宜等于上下窗距，如上下窗間距小于0.9 m，則除了按窗檻墻的高度，做膠粉聚苯顆粒保溫漿料防火隔離帶外，還應(yīng)在下窗的上檐增設(shè)挑出寬度不小于70 cm的不燃燒體水平挑檐。

（2）現(xiàn)澆聚苯板外墻外保溫系統(tǒng)：在每一層的窗上墻設(shè)置鋼絲網(wǎng)巖棉板防火隔離構(gòu)件，該構(gòu)件的水平寬度比窗洞兩側(cè)各寬出200 mm，與聚苯板同時固定于模板內(nèi)，現(xiàn)澆混凝土時一次成型。再根據(jù)具體情況每隔三層設(shè)置一道防火隔離帶，做法是在應(yīng)設(shè)防火隔離帶處用同樣厚度的鋼絲網(wǎng)巖棉板替代聚苯板，隔離帶在水平方向的長度應(yīng)是建筑物水平通長，位置應(yīng)設(shè)置在上下窗間，高度宜等于上下窗距，如上下窗間距小于0.9 m，則除了按窗檻墻的高度做巖棉防火隔離帶外還應(yīng)在下窗的上檐增設(shè)挑出寬度不小于70 cm的不燃燒體水平挑檐。拆模后整體用膠粉聚苯顆粒保溫漿料找平。

（3）膠粉聚苯顆粒外墻外保溫體系、泡沫玻璃外墻外保溫體系以及巖棉外墻外保溫體系，以及經(jīng)火反應(yīng)性試驗證明，具有良好防火性能的外墻外保溫體系應(yīng)用高度不受防火限制。

五、結(jié)束語

綜上所述，我國迫切需要建立適合中國國情的防火標準和規(guī)范，居安思危，限制防火性能差的外墻外保溫體系使用范圍，尤其注重在高層和超高層建筑外墻上的使用限制，鼓勵推廣使用安全系數(shù)更高的外墻外保溫系統(tǒng)，減少火災(zāi)發(fā)生的隱患，降低火災(zāi)發(fā)生時外墻保溫系統(tǒng)對火災(zāi)的促進作用，進一步規(guī)范外墻外保溫市場，逐步達到并超過發(fā)達國家外墻外保溫的防火技術(shù)水平。