建筑外墙外保温系统消防安全研究

●杨培成

(大同市消防支队，山西 大同 037006)

随着我国经济建设的快速发展，“节能减排”已成为我国实现可持续发展目标的一项重要产业政策。而外墙保温又是建筑节能中的重中之重，且已成为建筑墙体的主要保温方式。但近年来接连发生的北京央视大楼火灾，南京国际中环广场火灾，乌鲁木齐德汇广场火灾，上海胶州路高层居民住宅楼火灾凸现了目前建筑外墙保温技术存在的防火安全性问题，对保温节能的继续发展敲响了警钟。因此，如何提高建筑外墙保温系统的防火安全性能已成为亟须解决的问题。

一、建筑外墙保温材料火灾的特点

(一)火灾蔓延速度快，容易形成立体火灾

建筑外墙保温材料发生火灾后，由于火焰与外墙面之间的空气受热逃逸形成负压，周围冷空气的压力会致使烟火贴墙面而向上蔓延。在蔓延过程中，随着建筑物高度的增加，建筑物周围的风力不断加大，加之建筑物周围热对流形成的旋风造成火势迅速蔓延，而且火势在主要向上蔓延的同时，还会向两侧蔓延，甚至会出现跳跃式燃烧。随着火灾的发展，建筑外墙保温材料的火焰还会通过外墙的窗口、孔洞等开口部位引燃建筑室内的可燃物，使火灾由外向内蔓延，致使整个建筑物起火，当火灾发展到猛烈燃烧阶段时，火焰夹着浓烟，向上翻卷，形成大面积的立体火灾。

(二)火灾在燃烧蔓延过程中会产生大量的有毒气体和浓烟

目前建筑工程中大量使用的外墙保温材料是聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯，这些材料均为有机保温材料，未经阻燃处理时，氧指数很低(聚苯乙烯的氧指数只有18)，非常容易燃烧，燃烧时在释放较大热量的同时还会产生大量的有毒气体(CO、CO2、苯、甲苯、乙醛、氰化物等)和浓烟。据有关资料显示，许多参加扑救聚本乙烯泡沫外墙保温材料火灾的消防队员在灭火结束后的三天内，从呼吸道内还能咳出黑色的痰液，这是因为火场燃烧产物中有大量的类似于苯聚合的高分子产物被消防队员吸入呼吸道而造成的。而且需要特别注意的是，这些材料即使经过阻燃处理并经材料防火试验达到难燃标准的，在实际的火灾情况下，由于受到持续性高温和高辐射热的作用，仍然可能会剧烈燃烧。

(三)火灾扑救困难

1.建筑外墙保温材料一旦发生火灾，由于其火焰竖向传播速度很快，火灾在较短时间之内就会从建筑物外墙起火部位蔓延到建筑物上部，并且当火灾发展到一定阶段时，火灾从室外蔓延到室内，使建筑物上下、内外全都起火，因而大大增加了火灾扑救难度。

2.有机保温材料受热后存在熔融、收缩的特性，在火灾中其熔融的液滴不断向下滴落，这些燃烧的滴落物不仅具有引燃性，而且可能会对扑救火灾的消防队员造成伤害。特别是当建筑外墙保温系统采用聚苯板薄抹灰网格布粘贴面砖做法时，一旦发生火灾，因聚苯板受热产生的热熔缩变形以及网格布过热折断会导致贴面瓷砖坠落，从而对逃生人员和火灾扑救人员造成危害。

3.室内固定消防设施难以有效发挥作用。建筑物内设置的固定消防设施主要是为扑救建筑物内的火灾设置的，当建筑物外墙面保温材料发生火灾后，室内固定消防设施的灭火作用极其有限，只能主要依靠高喷消防车，A类泡沫消防车等移动的灭火设施进行灭火，但由于消防车供水压力和喷水流量有限，对高层建筑或超高层建筑外墙较高部位的火灾在短时间内很难控制。

二、建筑外墙外保温系统存在的问题

(一)建筑外墙外保温材料大量使用可燃的有机保温材料

目前我国建筑外墙保温材料分为有机保温材料、无机保温材料、有机无机复合保温材料三大类，通常使用的有模塑、挤塑聚苯、聚氨酯、岩棉、酚醛、浆料等多种保温材料，但在工程实际中大量使用的主要是聚本乙烯泡沫和硬泡聚氨酯等可燃的有机保温材料，虽然这些有机保温材料具有保温效果好、造价低等优点，但其材料本身的易燃性及在燃烧时产生大量有毒气体的特性也是造成火灾事故频发和人员大量伤亡的主要原因。

(二)建筑外墙外保温系统尚无完整的防火技术规范

随着保温节能的推广，我国建筑保温节能的规模已处于世界领先的地位，但纵观我国现行的消防技术标准，对建筑外墙保温系统尚无完整的防火技术要求，在已发布的行业标准《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》、《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》和《外墙外保温工程技术规程》中也只是对外墙保温材料的燃烧性能提出了要求，而对外墙外保温系统防火等级的分级标准、防火构造和限定使用范围在现行的国家消防技术标准中还没有具体的规定。

(三)建筑外墙外保温系统的整体防火安全性差

建筑外墙外保温系统通常是由界面层(混凝土等光面墙)、热保温层和饰面层构成的具有保温隔热效能的体系。目前广泛应用的主要有聚苯乙烯泡沫(EPS)板薄抹灰系统、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。但聚苯板薄抹灰系统整体防火性能较差，主要体现在一是聚苯板薄抹灰外墙外保温系统多以点黏式粘贴，保温板材和基层墙面容易形成空腔。二是保温层在水平和垂直方向及建筑物的外墙转角两侧以及窗口、门洞周围未采用不燃性材料进行防火分隔。三是火灾发生后，聚苯板受热产生的热熔缩变形以及网格布过热折断会导致瓷砖坠落，对逃生人员和火灾扑救人员造成危害，特别是当墙体保温材料表面砂浆龟裂、脱落后，会很快引燃保温材料，使火灾迅速蔓延。

三、提高建筑外墙外保温系统防火安全性对策

(一)制定符合我国国情的建筑外墙外保温系统防火技术规范

欧美国家对外墙保温系统均有防火安全标准规定，而且标准规范比较系统，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，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。同时要求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。美国纽约州建筑指令中明确规定耐火极限低于2h的聚苯板薄抹灰墙外保温系统不允许用在高于22.86m的住宅建筑中，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18 m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。因此在制定我国的建筑外墙外保温系统防火技术规范时可以参考欧美国家的相关标准规定，但同时要紧紧结合我国的实际情况，特别是结合目前我国社会整体消防安全意识较为薄弱，而城市化发展又非常迅速，高层、超高层建筑在城市建设中大量出现，建筑密集，人员集中的实际情况，制定出在保温系统分级标准、防火构造、限定使用范围等方面严于欧美国家的建筑外墙外保温系统防火技术规范。

(二)采用防火构造，提高外墙外保温系统的整体防火安全性

采用可燃或难燃外墙保温材料时，只有采取防火构造，才能提高外墙外保温系统的整体防火安全性。外墙外保温系统的防火构造措施包括无空腔构造、防火隔断和防火保护面层。

1.无空腔构造。有机保温板与基层墙体之间或与装饰面层之间如果有空腔存在，将在火灾发生时为燃烧提供氧气，在火灾发生后提供烟囱通道，加速火灾的蔓延。因此，无空腔做法可解决空腔带来的火灾危害。所以在保温板的施工工艺中，要避免使用产生空腔的点粘法，尽量采用满粘法。

2.防火隔断。防火隔断即系统的防火隔离条带构造或防火分仓构造，能够有效地阻止火焰蔓延，防止外墙外保温系统墙面整体燃烧。防火隔断可选择矿棉和玻化微珠保温浆料等不燃材料，并且在垂持方向和水平方向都应该设置。也可以利用窗台或伸缩缝，采用混凝土板作为隔火条带。防火隔断的尺寸应该根据建筑的重要性和保温材料的燃烧性能确定，外形要与建筑外立面效果协调。

3.防火保护面层。保护面层可以减少和消除火灾对保温材料的侵袭，水泥砂浆就可以作为保温层的防火保护面层，不过在火灾条件下，普通水泥砂浆容易开裂，影响防护效果，应该改善防护砂浆的耐火性能;也可以采用玻化微珠保温浆料和岩棉等不燃材料作为防火保护面层。防火面层的厚度越厚，防火保护效果越好，应该通过试验和外墙外保温的防火要求确定防火保护面层的种类和厚度。

(三)积极推广使用不燃无机保温材料组成的建筑外墙保温系统

建筑外墙外保温系统的火灾危险性主要取决于保温材料的燃烧性能，保温材料是外墙外保温系统防火性能的核心，采用无机不燃材料组成的保温系统可以大大降低外墙保温系统的火灾危险性，从而从根本上解决外墙外保温系统防火安全性问题。

岩棉、玻璃棉、膨胀玻化微珠保温浆料均为无机不燃保温材料，特别是岩棉，是一种优质高效的保温材料，具有容重轻、导热系数小、不燃无毒、化学性能稳定、使用周期长等优点，在国外大量使用。但由于国产岩棉板价格较高及其在抗拉强度及吸水率等技术性能指标与国外产品相差较大，因而其在外墙保温系统方面的应用受到了限制，如能改善其抗拉强度及吸水率等技术性能指标并适当降低价格，就可以在我国大面积推广其在外墙保温系统的应用。与岩棉、玻璃棉相比，膨胀玻化微珠保温浆料防火性能和经济性能都好，值得推广，不过要加强施工质量控制，确保膨胀玻化微珠保温浆料的保温性能和力学性能，此外，还应该加强膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等无机保温砂浆的研究开发和推广应用。

粉煤灰也叫飞灰，一般由热电厂烟囱收集的灰尘制得，属于火山灰性质的混合材料，是一种防火性能非常好的隔热材料。目前国内多个单位已研制成功了以粉煤灰、水泥、水泥改性剂、发泡剂为主要成分的无机防火保温板，该产品具有节能、环保、防火、隔音吸声、耐久抗裂、不老化等优点，是一种应用前景非常广阔的不燃无机保温材料。

频繁、惨烈的因建筑外墙保温材料引发的火灾警示我们，建筑外墙外保温系统存在的火灾隐患已经成为了事关民生安全的重大问题，针对我国的实际情况，只有建立完善建筑外墙外保温系统防火技术规范、积极推广使用不燃无机保温材料、严格防火技术措施才能从根本上解决建筑外墙外保温系统的防火安全性问题，从而减少和杜绝因建筑外墙保温材料引发的火灾。

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