李浩源

（Intertek建筑工程事業(yè)部，上海奉賢區(qū)大葉公路6958號，201405）

1 鋁塑板的結構和特點

鋁塑復合板簡稱鋁塑板，是一種性能良好的復合建筑材料。它的外層一般是厚度為0.2～0.8 mm的鋁板，芯層為塑料。常用的芯層材料是聚乙烯。芯層的兩面通過高分子膜膠水或熱熔膠跟鋁板熱壓復合而成。鋁塑板集重量輕、強度好、施工方便、外觀高雅美觀等特點于一身，是一種性價比很高的裝飾材料。尤其是鋁層進行聚偏氟乙烯（PVDF）涂層處理后，表面具有銀灰色的金屬質(zhì)感、視覺強烈，因此作為現(xiàn)代高層建筑的幕墻材料，為廣大建筑設計師所鐘愛，在世界上被廣泛使用。然而，作為鋁塑板主要成分的聚乙烯芯材是易燃材料，即使添加阻燃劑進行改性，還仍具有很大的火災危險性。

2 中東建筑用鋁塑板防火要求

中東地區(qū)對鋁塑板需求最大的是阿聯(lián)酋，尤其是迪拜。近十幾年來，為了擺脫對石油經(jīng)濟的依賴，迪拜大力發(fā)展旅游和房地產(chǎn)等非石油產(chǎn)業(yè)，一座又一座令人驚嘆的摩天大樓拔地而起。在火熱的建設浪潮推動下，迪拜對鋁塑板的需求量節(jié)節(jié)攀升，許多摩天大樓大量地使用了鋁塑板作為幕墻材料，造就了迪拜獨特的建筑風景線。

在2011年之前阿聯(lián)酋并沒有自己的建筑法規(guī)和消防規(guī)范。直到2011年，阿聯(lián)酋才正式頒布和施行他們的第一部生命安全法規(guī) 《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》。 這部法規(guī)對阿聯(lián)酋新建建筑的防火及生命安全做出了強制的規(guī)定。該法規(guī)第一章就對建筑的構造提出了消防要求，并對建筑的防火分區(qū)及隔斷的耐火等級做了明確規(guī)定。

鋁塑板在建筑上主要用于內(nèi)墻和外墻的裝飾 ，《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》這部法規(guī)對內(nèi)墻和外墻的防火要求稍有不同。例如，針對酒店、公寓、商場或住宅樓，法規(guī)要求內(nèi)墻必須具備一定的耐火極限性能，此外，內(nèi)墻上的裝飾材料應進行ASTM E84或NFPA 255表面燃燒性能測試，不同場所的內(nèi)飾面材料表面燃燒性能要求如表1。

跟內(nèi)墻不同的是，法規(guī)只要求外墻有耐火極限性能，對作為外墻一個組成部分的飾面材料，并沒有阻燃性能要求。

2011 版 《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》的實施，對規(guī)范阿聯(lián)酋的建筑消防要求，提高建筑消防安全和生命安全起到了很大的促進作用。然而，近幾年在迪拜接連發(fā)生的摩天大樓幕墻火災讓阿聯(lián)酋的民防局和民眾對大量使用在建筑外墻上的鋁塑板產(chǎn)生了擔憂。這些火災中，其中最引人關注的是阿德里斯酒店（The Address Hotel）大火、火炬大廈 （The Torch Tower）大火以及Tamweel Tower大火。阿德里斯酒店是一座63層高的奢侈酒店，位于地標建筑迪拜塔附近。2015年12月31日晚上10時許，正當人們正在期待迪拜塔規(guī)模盛大的跨年煙火表演的時候，阿德里斯酒店突發(fā)大火。兇猛的火焰從酒店的第二十層外墻向上蔓延至頂層，最后幾乎吞沒了整個酒店的一面外墻[4]。這場大火被等待煙花表演的媒體直播到了世界各地，恐怖的火勢震驚了全球。另一場大火發(fā)生在迪拜的火炬大廈，這座大廈高達336米，總共有84層，是當?shù)啬酥潦澜缟献罡叩墓⒅弧?015年2月21日凌晨，火炬大廈突發(fā)大火，在大風的影響下，火勢從大廈中部的外墻向上蔓延，消防員花了2 h才能控制住火情，其實這已經(jīng)是火炬大廈在這兩年內(nèi)的第二次火災了[5]。還有一場造成數(shù)百人半夜露宿街頭的火災發(fā)生在Tamweel Tower大廈。Tamweel Tower是一座34層的公寓，于當?shù)貢r間2012年11月18日凌晨1：30發(fā)生了火災，這場大火直到次日的8點19分才被熄滅。根據(jù)當?shù)毓俜秸{(diào)查，這場大火源于一個未熄滅的煙頭。煙頭引燃了堆放在底層的垃圾,之后火勢沿著外墻迅速向上蔓延到樓頂[6]。上述三場大火災引起了人們的深刻反思。這三場火災的共性是著火建筑都使用了鋁塑板作為外墻裝飾材料，火災都是通過鋁塑板外墻從低樓層向高樓層蔓延并擴大的。

表1 《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》中防火要求Tab.1 Fire protection requirement in UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE

鋁塑板作為幕墻使用在建筑外墻上時，一般都是通過掛件固定到建筑主體結構上，這種安裝方式造成了鋁塑板跟建筑主體結構之間形成了一個空腔?？涨煌鶑牡讓舆B通到建筑的頂層。鋁塑板的芯材聚乙烯本身就是一種易燃材料，占據(jù)鋁塑板約70%的質(zhì)量。建筑著火時，火場的溫度一般超過1000℃，在這個溫度下鋁塑板芯層和表皮的鋁板迅速熔化，加上鋁塑板跟建筑主體之間空腔的“煙囪效應”的作用后，火勢迅速擴大。擴大的火勢熔化了更多的易燃芯材，進一步助長了火災。如果沒有外界的干預和限制，火災將越燒越快，直到所有的易燃材料消耗殆盡為止。在這種高溫情況下，即使采用阻燃處理后的聚乙烯作為芯材也無濟于事。更為嚴重的是，在2011年阿聯(lián)酋施行建筑法規(guī)之前，包括阿德里斯酒店在內(nèi)大量的高層建筑早已建成并投入運營，它們的外墻鋁塑板大都是非阻燃鋁塑板。目前迪拜的250多座高層建筑中，大部分建筑都使用了這種類型的鋁塑板，這無疑是一個巨大的火災隱患。

這三場大火也同時也暴露出了這份生命安全法規(guī)的局限性。我們前面提及，法規(guī)對外墻的耐火極限性能做了限定，但墻體即使具備了法規(guī)所規(guī)定的耐火極限性能，也只能夠在水平方向上阻擋火災穿透。而這幾場大火，無一不是豎直向上蔓延。法規(guī)只要求外墻具有耐火極限性能顯然是不夠的，有必要在耐火極限性能的基礎上，對外墻材料的表面燃燒性能和火焰?zhèn)鞑バ阅茏龀鲆?guī)定。意識到這一問題的嚴重性后，阿聯(lián)酋民防局開始著手開始對法規(guī)進行了修改，并要求已建成的建筑對非阻燃鋁塑板進行徹底更換。更新后的法規(guī)為2017版。新版法規(guī)對用于外墻的鋁塑板和金屬復合板的防火性能提出了詳細的要求，具體要求匯總如表2。

表2 2017年《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》中對于鋁型板和金屬復合板的防火性能要求Tab.2 Fire protection requirement of aluminum profile beard and metal composite board in UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE 2017

3 新版法規(guī)鋁塑板防火要求分析及技術對策

由于鋁塑板被認為是造成幕墻火災迅速蔓延的罪魁禍首，因此無論外墻是否要求具有耐火性能，新法規(guī)都要求鋁塑板本身具有一定的阻燃性能。

我們先來看鋁塑板應用最多的建筑幕墻，它屬于非承重非耐火外墻，新法規(guī)要求對鋁塑板進行兩類測試。測試一采用EN 13501-1[7]和ASTM D1929[8]兩個標準，用于考核鋁塑板自身的阻燃性能。EN 13501-1是歐洲建筑材料燃燒性能評級標準，其分級和測試方法跟我國的GB 8624-2006基本相同。法規(guī)規(guī)定，使用在高層以及公共建筑的鋁塑板及其芯材應分別達到A1級或A2-s1-d0級。滿足A1或者A2級燃燒性能的材料，在國內(nèi)被認為是不燃材料。由于鋁塑板易燃材料主要來自于芯材，法規(guī)規(guī)定芯材的燃燒性能也須滿足A1或A2-s1-d0等級。ASTM D1929是一個塑料燃點測試方法，可進行塑料的自燃點和閃點測試。測試二的四個標準都是火焰蔓延性能測試方法，測試方法類似，測試的對象是外墻構件。以NFPA 285[9]為例，它模擬火災通過外墻窗口向上豎向蔓延以及向窗口兩側橫向蔓延的火災場景。測試樣品為按建筑現(xiàn)場實際結構搭建而成的外墻，墻體寬4.06 m，高5.33 m，測試時覆蓋住兩層結構的測試爐。測試時，通過設置在一樓的燒嘴噴火模擬下層著火，同時在外窗前另設一個噴火燒嘴，模擬從橫向上蔓延的火焰。測試爐燃燒30 min后?；穑瑥狞c火開始到?；鹬蠡鹧嫱耆鐬橹梗绻鈮ωQ向火焰蔓延距離小于3.05 m，火焰橫向蔓延距離小于1.52 m，則認為樣品通過測試。這種測試方法綜合了外墻的空腔、干掛方式、板間填縫劑等各種現(xiàn)場要素，被認為是外墻火焰蔓延性能的一種綜合評估方法，其測試結果比較有實際意義。NFPA 285鋁塑板幕墻測試方式詳見圖1的照片。

圖1 NFPA 285幕墻測試照片F(xiàn)ig.1 Test photo of NFPA 285 curtain wall

從圖1（b)看，一樓的模擬火焰竄出窗外后沿著外墻向上蔓延，很好地模擬了層間的火災蔓延情況。

再來看非承重耐火外墻上鋁塑板的要求，同樣，測試一要求芯材和鋁塑板應分別達到A1級或A2-s1-d0級。區(qū)別點是用在耐火外墻上的鋁塑板還必須跟外墻構件作為一個整體滿足一定的耐火性能等級。也許有些人看到防火性能要求更高的耐火外墻反而不測火焰蔓延性能，會產(chǎn)生疑惑。其實芯材和鋁塑板達到A1級或者A2-s1-d0級，已經(jīng)杜絕了鋁塑板自身燃燒的可能。此外，耐火墻能把火災隔離并保證非受火面的最高溫升不超過180℃，遠低于鋁塑板的燃點。A級的鋁塑板結合耐火墻體，其實已起到了雙保險的作用。

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，法規(guī)對鋁塑板的防火性能要求有了很大的提高。幕墻用鋁塑板，就板材本身而言，至少要達到EN 13501-1的B級才能在阿聯(lián)酋地區(qū)使用。高層建筑及公共建筑是鋁塑板用量最大的地方，這些建筑要求板材要達到A2或A1級的燃燒性能。大量的測試數(shù)據(jù)顯示，聚乙烯芯材通過添加阻燃劑進行改性后，能達到的最高燃燒性能也僅僅是B級而已。目前，國內(nèi)能生產(chǎn)出A2級鋁塑板的工廠寥寥無幾，這就意味著如果不能開發(fā)出A2級鋁塑板，很多國內(nèi)廠家將被迫退出中東市場。根據(jù)EN 13501-1的要求，鋁塑板要達到A2燃燒性能等級，其芯材的燃燒熱值應≤3.0 MJ/kg，作為次要組分的膠粘層其燃燒熱值應≤4.0 MJ/m2。目前市場上已經(jīng)有滿足標準要求的高分子膜膠粘層可用，其技術也比較成熟。而聚乙烯的燃燒熱值大約為46.0 mJ/kg，遠遠大于3.0 mJ/kg，因此把芯層的熱值降到3.0 mJ/kg是實現(xiàn)A2等級的一個途徑。日本有些廠家就嘗試在聚乙烯芯層中摻入氫氧化鋁來實現(xiàn)阻燃效果[10]。其原理是通過氫氧化鋁受熱分解的吸熱反應，防止芯材溫度上升；同時分解的水蒸氣可以稀釋可燃氣體，使其不易燃燒；此外，分解的氧化鋁覆蓋到聚乙烯表面，也起到了阻燃的作用。通過使用不燃材料作為芯材對聚乙烯進行替換，也是一個釜底抽薪的解決辦法，但是不燃材料的韌性、加工性以及剝離強度性能不如聚乙烯，需要對這些性能進行平衡。此外，民防局要求鋁塑板必須通過認證并在民防局登記備案后方可在阿聯(lián)酋銷售

，也是鋁塑板廠家一個不得不跨過的技術門檻。

4 結語

鋁塑板因其優(yōu)良的力學性能在建筑幕墻上被廣泛使用，但其易燃的特點帶來的巨大的火災隱患。世界各地相繼發(fā)生的鋁塑板幕墻火災，引起了各國消防部門的關注。繼阿聯(lián)酋針對鋁塑板這一裝飾材料修改建筑防火規(guī)范后，美國國際法規(guī)委員會（International Code Council）也向相關委員發(fā)出了征詢函，準備對國際建筑法規(guī)（International Building Code）鋁塑板部分的防火要求進行修改和更新。澳大利亞也要求所有用在高層建筑上的鋁塑板，2018年起必須通過火焰蔓延性能測試才能使用。

阿聯(lián)酋作為中東地區(qū)的標桿，其建筑法規(guī)的更新也會帶動這一地區(qū)的規(guī)范更新。倫敦格林菲爾大火的教訓，也會加速英國新建筑法規(guī)的出臺。提高鋁塑板阻燃性能在世界上已經(jīng)形成廣泛的共識，這必然導致鋁塑板行業(yè)的新一輪洗牌。作為鋁塑板生產(chǎn)和出口大國，國內(nèi)的廠家應抓住這一時間窗口，盡快完成產(chǎn)品的技術升級，才能立于不敗之地，避免被市場淘汰。

參考文獻

[1] General Headquarters of Civil Defence,Ministry of Interior,United Arab Emirates.Uae Fire and Life Safety Code of Practice,,2011 Edition.

[2] American Society for Testing and Material.ASTM E84.Standard Test Method for Surface Burning Characteristics of Building Materials[S].2013 Edition.

[3] National Fire Protection Association.NFPA 255.Standard Method of Test of Surface Building Characteristics of Building Material[Z].2006 Edition

[4] Sean Cronin.Most Dubai Towers Built Before 2012‘have non fire－rated exterior panels’[J].The National AE.2016，(4)

[5] Steve Almasy， Alexander Felton.Dubai’s Torch Tower catches fire－again[N].CNN.2017－08－04

[6] Neil Churchill.Cigarette Caused Tamweel Tower Dubai Fire[J].Gulf Business.2012，（12）.

[7] European Stardad.EN 13501 －1：2007+A1：2009.Fire Classification of Construction Products and Building Elements– Part 1：Classification Using Data From Reaction to Fire Tests[S].September 2009

[8] American Society for Testing and Material.ASTM D1929.Standard Test Method for Determining Ignition Temperature of Plastics[S].2010 Edition.

[9] National Fire Protection Association.NFPA 285.Standard Fire Test Method for Evaluation of Fire Propagation Characteristics of Exterior Non－Load－Bearing Wall Assemblies Containing Combustible Components[Z].2012 Edition.

[10]Shinichi Sugahara(TUS),Hideki Yoshioka(NILIM),Tatsuo Ando(CBRD).Main Theme：Fire Safety for Facades from International Viewpoint[C].Brief Report on Academic Research Visit to Dubai and Abu Dhabi(UAE).2012－12－5.