外墙外保温层脱落和火灾原因剖析与防治对策
2022-02-28周学军马文斐王兴博咸国栋李慧敏
周学军, 马文斐, 王兴博, 咸国栋, 李慧敏
(山东建筑大学 土木工程学院, 山东 济南 250101)
我国是能源消耗大国,能源消耗量、二氧化碳等温室气体排放量高居世界第一。同时中国对海外能源的依赖程度达到了50%以上。在能源如此短缺的情况下,我国经济建设却在持续高速发展,造成的环境污染与生态破坏日益严重。“节能减排”已成为我国基本国策,节能型建筑的需求也越来越大[1,2]。全面实施居住建筑节能75%的设计标准,使得外墙保温层厚度大幅度增加。随之而来的是越来越多的工程问题。主要表现在外墙外保温系统与建筑不同寿命、开裂脱落与火灾事故频发等方面。
外墙外保温技术起源于20世纪40年代的欧洲,并于60年代开始在欧洲流行。随后,美国从欧洲引入外墙外保温技术,并根据本土气候条件和建筑特点进行了相应改进和发展。经过多年的试验研究和立法工作,外墙外保温技术在欧美国家逐渐走向成熟和完善[3,4]。
我国外墙外保温技术的应用起步较晚。自1998年1月1日颁布实施《中华人民共和国节约能源法》并明确提出“节能是国家发展经济的一项长远战略方针”起,便加大了外墙外保温技术的研发与应用力度,并自主研发了多种外墙外保温系统。我国建筑节能要求新设计的采暖居住建筑能耗水平在1980―1981年当地通用设计能耗水平的基础上节约65%,分三阶段实现,按每阶段在上一阶段的基础上提高能效30%为一个阶段,第一步以节能30%为标准;第二步以节能50%为标准;第三步以节能65%为标准。2015年DB11/687—2015《公共建筑节能设计标准》开始实施,标志着我国居住建筑节能“三步走”战略的圆满完成[5]。从2015年至今,北京、天津、山东、河北、新疆等地区已经开始实行第四步节能标准,即在65%的基础上再节能30%,达到75%节能效果。
随着我国建筑节能设计标准的不断提高,我国的建筑节能水平已与欧美等发达国家持平。我国的外墙外保温技术也基本与发达国家同步,并逐步形成了一套完整的外墙外保温技术体系[6]。
1 外墙外保温系统的种类及构造
目前国内工程实践应用中外墙外保温系统可大致分为三类:一是外墙外保温薄抹灰系统;二是外墙保温结构一体化系统,若保温层刚度较大,可以作为浇筑混凝土的外模板;三是保温装饰板外墙外保温系统。其中,出现保温层剥落和火灾的主要是第一类。
1.1 外墙外保温薄抹灰系统
(1)外贴保温板薄抹灰外墙外保温系统
外贴保温板薄抹灰外墙外保温系统主要有模塑聚苯板(EPS)薄抹灰外墙外保温系统、挤塑聚苯板(XPS)薄抹灰外墙外保温系统、硬泡聚氨酯板(PUR)薄抹灰外墙外保温系统等。用胶粘剂与锚栓用以粘为主、以锚为辅的方式将保温板固定在基层墙体上,保温板表面铺设耐碱玻纤网增强抹面层和饰面层,起到抗裂的作用。具体构造如图1所示。
图1 外贴保温板薄抹灰外墙外保温系统构造
(2)金属网岩棉复合板外墙外保温系统
利用以粘为主、以锚为辅的方式把岩棉复合板固定在建筑外墙基层墙体上,在复合板外侧安装凹凸型金属网片,并用锚栓锚固。随后依次进行保温浆料层与抹面胶浆层的施工。其中抹面胶浆分二次施工,第一遍均匀涂抹在保温板表面后立即将耐碱玻纤网压入抹面胶浆,待胶浆干至不粘手后再涂抹第二层。最后进行饰面层的施工。具体构造如图2所示。
图2 金属网岩棉复合板外墙外保温系统构造
岩棉复合板按芯材的不同分为以岩棉条为芯材的A型与以岩棉条和有机保温材料复合而成的保温板为芯材的AB型。其基本构造示分别见图3,4。
图3 岩棉复合板(A型)
图4 岩棉复合板(AB型)
(3)胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统
该系统由界面层、保温层、抹面层和饰面层构成。施工时,将界面砂浆与胶粉聚苯颗粒保温浆料在施工现场拌合均匀后涂抹在基层墙体上,再涂抹抹面胶浆,抹面胶浆中压入耐碱玻纤网提高其抗裂性能,最后涂抹饰面层。具体构造如图5所示。
图5 胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统构造
(4)现场喷涂硬泡聚氨酯外墙外保温系统
现场在基层墙体表面涂抹防潮底漆并喷涂硬泡聚氨酯保温层,涂抹界面砂浆和胶粉聚苯颗粒保温浆料找平层,表面做铺设玻纤网增强抗裂性能的抹面胶浆并涂饰面涂层。具体构造如图6所示。
图6 现场喷涂聚氨酯外墙外保温系统构造
1.2 外墙保温结构一体化系统
(1)金属网岩棉复合板现浇混凝土保温系统
岩棉复合板置于外模板内侧,用凹凸型金属网片与专用连接件将保温板与现浇混凝土连接为一体。在外侧涂抹找平层、中间压入耐碱玻纤网的抹面层及饰面层所形成的复合保温系统。其中的专用连接件是连接岩棉复合板与现浇混凝土结构的专用工程塑料固定件。具体构造如图7所示。
图7 金属网岩棉复合板现浇混凝土保温系统构造
(2)EPS板现浇混凝土外墙外保温系统
该系统以现浇混凝土外墙作为基层墙体,作为保温层的EPS板在与基层墙体接触的内表面开有齿槽,且内外表面均涂有界面砂浆。施工时,用辅助固定件将EPS板固定在外模板内测,浇灌混凝土,将墙体、EPS板和锚栓结合在一起。最后涂抹满铺玻纤网的抹面胶浆与饰面层。具体构造如图8所示。
图8 模塑聚苯板现浇混凝土外墙外保温系统构造
(3)EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统
该系统以现浇混凝土外墙作为基层墙体,以EPS钢丝网架板为保温层。EPS板由辅助固定件固定在外模板内侧后浇筑混凝土,混凝土中埋有大量钢腹丝,由此将钢丝网架板与混凝土墙体结合为一体。钢丝网架板表面涂抹掺外加剂的水泥砂浆厚抹面层,最外侧做饰面层。具体构造如图9所示。
图9 EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统构造
1.3 保温装饰板外墙外保温系统
保温装饰板由装饰面板、保温层和连接件组成。其中保温层与装饰面板粘结,连接件固定在装饰面板上。用粘结砂浆和辅助固定件将保温装饰板采用以粘为主、粘锚结合的方式将保温装饰板固定在基层墙体上,然后采用保温材料填封板缝,最外侧刷硅酮密封胶或柔性勾缝腻子作为密封材料。具体构造见如10所示。
图10 保温装饰板外墙外保温系统构造
2 外墙外保温层剥落的原因
2.1 材料原因
(1)粘结砂浆的原因
在外墙外保温系统中,基层墙体和保温层的连接是否可靠,主要取决于粘结砂浆。因此粘结砂浆的粘结强度、施工和易性、抗冻性、收缩性和保水性等性能是影响保温层粘结性能的关键因素。如因为配比不合适、搅拌不均匀等原因导致粘结砂浆强度不够、和易性差,会在很大程度上影响工程质量。
(2)保温材料的原因
目前建筑外墙常用的保温材料主要有有机类的模塑聚苯乙烯(EPS)、挤塑聚苯乙烯(XPS)、聚氨酯(PUR)、酚醛(PF)等和无机类的岩棉、泡沫玻璃、泡沫陶瓷、泡沫混凝土等[7]。
1)模塑聚苯乙烯:EPS具有表观密度小、质量轻、导热系数小而且稳定、吸水率低、容易加工、价格低廉等优点,是目前应用最广的保温材料[8]。
2)挤塑聚苯乙烯:XPS与EPS相比,密度更大、强度更高、导热系数更小、吸水率低,但其尺寸稳定性不如EPS板,粘结性能较差,导热系数也会随时间增大。一些XPS板外墙外保温工程照搬EPS板做法,造成了开裂、脱落、失火等严重问题。
3)聚氨酯:PUR导热系数很小,是单一有机保温材料中保温性能最好的。PUR复合板薄抹灰外保温工程出现开裂、起鼓的原因主要是聚氨酯复合板尺寸稳定性差、变形应力大,厚度方向上的变形不均匀引起的面层平整度差异和面层应力不匀会加重开裂等问题。
4)酚醛:PF具有导热系数低、难燃、低烟、耐高温等诸多优点。但PF板因为分子结构的原因,自重较大,存在大量粉状物,且有脆性大、易降解、粉化程度高、尺寸稳定性低、抗拉强度低、吸水率高等问题,如果不对PF板构造进行改进而照搬EPS板系统的做法,最容易出现工程质量事故[9]。
5)岩棉:岩棉是一种性能良好的A级不燃无机保温材料,是最早实际应用于外墙的无机保温材料之一。岩棉板主要由横向分布的纤维丝组成,一旦遇水,就会吸水分层,变形严重,导热系数急剧增大甚至失去保温隔热效果;纤维丝之间连通着空气,易在热胀冷缩和负风压作用下蓬松发鼓,在劣质岩棉板上体现得更为明显[10]。
2.2 构造原因
(1)基层墙体的原因
外墙外保温系统施工前对基层墙体的表面平整程度和强度有一定要求。如果基层墙体表面平整度不满足要求,会影响界面层与基层墙体的结合;如果基层墙体强度不满足要求,则可能降低锚栓的锚固力。由此对外墙外保温系统的使用耐久性产生严重影响。
(2)连接方式的原因
保温层的连接方式是确保外保温系统使用年限的重要因素。从已建成的外墙外保温系统可以看出,因为连接方式不正确、粘结面积不达标和锚栓抗拔力不足等原因而导致的外墙外保温脱落事件居多。
(3)系统自重的原因
当外饰面层使用面砖饰面时,因面砖及抹面层自重过大,使得基层与面层之间产生较大的剪应力,当剪应力大小大于粘结浆料的粘结强度时,面砖易脱落,造成危险。面砖脱落事故多发生于山墙部位,主要原因是山墙部位门窗等构件少,粘贴外墙饰面砖面积大,面层自重大,更易脱落。
2.3 施工原因
(1)施工质量的原因
施工质量问题包括粘结面积不够、虚粘、干挂网等质量问题。粘结面积不够是指基层墙体与保温板之间的粘结面积未达到基本粘结面积要求;虚粘是因为粘结方式不正确,整个板面不同时向基层墙体靠拢,安装就位后就会出现板面局部回弹,从而造成虚粘、空鼓的现象;干挂网格布是指用膨胀螺栓把耐碱网格布固定住,长期使用会造成外层抗裂砂浆脱落,造成外保温系统开裂。
(2)界面层处理不当的原因
基层墙体与保温层之间的界面层是保证二者之间的粘结砂浆发挥正常的粘结强度的关键。界面剂具有粘结强度高、不开裂、可塑性高、渗透力高、保水性高、施工快捷等特点,适用于各种基层墙面,能够双向渗透粘结、大大提高各界面的粘结强度、减小界面两侧不同材料之间的变形速率差。但实际工程中,由于界面剂涂抹不到位或未涂抹而造成的事故不在少数。
(3)施工人员职业素养的原因
现实中,施工人员普遍文化程度、受教育程度不高,易出现缺乏职业素养、对待本职工作不认真的现象。比如,不按工法要求进行施工,在涂抹粘结砂浆时达不到要求的粘结面积、安装膨胀螺栓时直接将螺母砸入孔洞中而非用扳手沿顺时针方向拧入等等。如不及时加以监管,可能造成非常严重的后果。
2.4 施工管理原因
施工管理是整个施工过程中至关重要的部分。施工管理人员应对整个工程进行全面的了解以及掌握,从施工单位接受施工任务直至工程竣工验收,每个重要步骤都需要定期检查以及签字盖章。如监管不力,对本应该认真对待的检查工作草率从事,可能会造成严重的工程质量安全问题。因此,施工管理是保障外保温系统工程质量安全的重要因素。
2.5 自然因素
(1)温度应力的影响
由于建筑外墙常年直接受到季节交替、温湿度变化的影响,材料的热胀冷缩现象较为明显,严重时导致保温层外层抹灰开裂甚至脱落。如果外饰面为自重较大的砖饰面,脱落造成的后果将更加严重。此外,当建筑外墙已经存在由于温度效应或施工误差造成的裂缝,室外冷空气与室内热空气通过裂缝形成对流,形成室内结露甚至结冰。冰在外保温系统夹层中融化,成为保温层脱落的一大诱因。此现象在北方寒冷地区较为明显[11]。
(2)风荷载的影响
当未受干扰的气流吹向建筑物时,会在建筑物的立面、屋顶及山墙等部位产生压力或吸力。在建筑中,完全封闭的外保温系统是不存在的,总会存在不同原因产生的不同程度的裂缝,这使得外保温系统中的内部压力受外部风荷载影响。其中建筑外墙迎风面受正风压影响,山墙及背风面受负风压即风吸力作用。风吸力作用下外墙保温层与基层墙体分离,当风吸力大于保温板与基层墙体之间的粘结力时,二者之间产生空腔,导致许多外墙外保温系统在使用较短的一段时间后就遭到破坏而开裂[12]。
(3)水的影响
保温材料的气密性越好,其导热系数越容易满足要求。但气密性好带来的问题是保温层与基层墙体之间的水蒸气冷凝水难以排出,并随着时间的推移逐年增加,导致保温材料失去其保温效果、粘结浆料失去其粘结性能,最终保温层受到破坏而脱落[13]。
3 外墙外保温层剥落的防治对策
3.1 材料方面
(1)提高粘结砂浆的强度和变形能力
提高粘结砂浆的材料强度可以提高外墙外保温工程的安全性、耐久性。柔韧性是粘结砂浆一个非常重要的指标,砂浆柔韧性最大的影响因素是聚灰比(改性水泥砂浆中聚合物与水泥的质量比)[13]。普通水泥砂浆不含聚合物,柔韧性小,当基层墙体发生形变时,粘结砂浆不能发生同样的形变,往往发生空鼓和脱落等现象。在普通粘结砂浆中添加适量聚合物可以有效地提高粘结强度。此外,可以通过延长养护时间和改变养护方式增强粘结砂浆的各项性能。相对于标准养护的方式,采用干湿交替养护方式对提高砂浆的强度更有效。
(2)选择合适的保温材料
由于保温材料种类和性能不同,应视不同保温材料采取针对性的构造措施。
1)当采用挤塑聚苯板作为保温材料时,首先要选择合理的外保温系统构造,采用胶粉聚苯颗粒贴砌XPS保温板外墙外保温构造可以有效减小挤塑聚苯板的热应力变形。可以适当缩小XPS板的尺寸,因为XPS板较硬,板材尺寸过大易产生虚贴。实践表明,采用450 mm×600 mm的尺寸便于粘贴。此外,在XPS板外侧用胶粉聚苯颗粒贴砌浆料作为找平层,可以提高XPS外保温系统的耐候性,胶粉聚苯颗粒贴砌浆料找平层越厚,耐候性越佳。胶粉聚苯颗粒贴砌浆料还能够作为过渡层避免XPS板与抗裂砂浆直接接触,降低相邻材料的变形速率差,减小由于变形速率差产生的剪应力。胶粉聚苯颗粒贴砌浆料还具有优异的吸湿性能,可以吸收因为XPS板透气性差或结露形成的水蒸气和冷凝水,保证外保温工程的安全性和稳定性。
2)当采用聚氨酯板外保温薄抹灰做法时,采用柔性较好的胶粉聚苯颗粒浆料过渡层做法或玻化微珠保温砂浆过渡层做法能够有效预防外保温系统的开裂、起鼓和脱落。
3)当采用酚醛作为保温材料时,应设置热应力阻断层和水分散构造层。选用胶粉聚苯颗粒浆料,能够有效缓解PF板的热应力变化和吸收PF板透气性差或结露产生的水蒸气冷凝水。还应在抗裂底涂层之上设置一道高分子弹性底涂层,提高保温系统的防水透气功能,从而提高耐候性、耐冻融性能。由于PF板本身存在的缺陷,薄抹灰做法通常采用的“点框粘”辅助锚栓的连接方式不足以满足PF板外保温工程的质量安全要求,应采用“满粘”与“分仓贴砌”相结合的连接方式。
4)当采用岩棉板作为保温材料时,应采用合理有效的固定措施。岩棉自重较大且强度较低,仅靠胶粘剂难以固定。对岩棉的固定主要靠锚栓,锚栓的数量和锚固强度必须满足抗风荷载的要求。由于锚栓只能确保锚固锚栓大小的区域,所以应在岩棉板外加设钢增强网,将锚固力均衡分散在表面。钢网与岩棉板之间设置垫盘,避免钢网紧贴在保温板上而不能与找平过渡层材料(胶粉聚苯颗粒浆料)之间形成良好的握裹力[11]。通过改进岩棉板可以更直接地提高板材的强度与各项性能。岩棉由横向纤维组成,因此竖向强度很低。将岩棉切割为竖向条带,用特殊工艺固定在板体表面,板体沿长度方向四个表面涂抹铺设耐碱网格布的无机保温浆料,可以增强其竖直方向抗拉强度。由此生产的增强竖丝岩棉板既能用粘贴锚固构造也可采用贴砌构造。
3.2 构造方面
(1)提高基层墙体平整度和强度
基层墙体按清水墙标准进行结构施工,表面需抹灰找平,平整度与垂直度达到国家相应验收标准。基层墙面上的污物、油渍等应彻底铲除。同时,提高基层墙体的强度,以增强锚栓的抗拔力。
(2)明确连接方式和构造要求
目前,外墙外保温系统中的连接方式主要分为以粘为主和以锚为主的连接。采用以粘为主的连接方式时,应根据粘结浆料与墙体之间的实际拉伸粘结强度,计算确定施工方案的粘结面积率,粘结面积率应处于50%~80%之间。并且应结合锚栓增强连接强度,锚栓应均匀布置,墙面阴阳角等特殊部位的锚栓数量可适当增加。采用以锚为主的连接方式时,应按照相关规范规定在基层墙体表面进行锚栓的现场抗拉承载力试验,并根据计算最终确定锚栓数量。
(3)尽量减轻外墙外保温系统自重
外保温系统中,质量大的材料离基层墙体越远,材料自重产生的拉力就会越大。如粘贴面砖系统自重过大,必须增强连接构造强度。目前来看,增强连接构造最有效的方式是在抗裂抹面层中铺设增强网。增强网选用镀锌四角钢丝网,其中镀锌层为钢丝网提供了显著的防腐蚀保护作用。保温层施工完成后,抹抗裂砂浆,将四角网铺设在抗裂砂浆中并用塑料锚栓将四角网与结构固定。能够有效地兼顾抗裂性能与系统抗拉强度的提升。饰面砖在施工前,必须先将表面清洗干净,并提前用清水隔夜浸泡、晾干后方可进行施工。如面砖未被水浸透,由于面砖吸水性很强,会吸收粘结浆料中的水分,影响粘结性能;如面砖浸泡后未晾干,面砖易产生浮动,造成空鼓。在面砖粘贴过程中,应尽量做到一次成活,过多的纠偏挪动也会造成面砖空鼓。
3.3 施工方面
(1)严格执行施工工法
粘结强度随着粘结面积的增加而增大。如采用满粘法打造无空腔结构,既可以提高粘结强度也可以抵御一定的负风压影响。常用的方法还包括点框法(图11)、条粘法(图12)[14]。耐碱玻纤网格布避免采用干挂,应采用湿挂方式。具体做法是先在保温层外侧涂抹一层抹面胶浆,将网格布平铺,压入第一层抹面胶浆,待其在正确位置铺设完毕后再涂抹第二层,以略见网格布为宜。
图11 点框法
图12 条粘法
(2)加强基层处理
整个基层墙表面要保持清洁,并达到规定的平整度。此外,为提高界面粘结强度、避免界面层两侧材料之间不相容,一定要涂抹界面剂并确保涂抹充分。
(3)提高施工人员素质
在施工人员上岗前,必须先进行专业培训和安全教育,坚持科学管理和严格考核。
3.4 施工管理方面
施工管理人员应当做到对整个工程的每个步骤有深刻的了解和掌握。在外墙保温施工开始前,先确定之前的工序都已完成并验收合格。然后根据施工现场的实际条件制定出一套完整的施工计划和预备措施,确保保温材料、粘结材料、玻纤网格布、锚栓等材料到位,工法做好安全交底和技术交底,机械设备到位,施工方案通过审批同意,对施工人员做好相关专业培训,随时准备上岗。
在外墙外保温施工过程中,管理人员应认真履行义务和职责,定期对工程现场进行巡视与抽样调查,对检查不合格之处应及时纠偏并做出合理的补救措施。
3.5 自然因素方面
(1)消除温度应力影响的措施
1)热桥处理
减少热桥是建筑节能的关键所在。因此在建筑设计时应尽可能减少结构性热桥,不可避免时做断开处理,如外阳台,可将保温层的连接方式由面、线式连接改为点式连接;系统性热桥不可避免,但要做断开处理,如锚栓、金属连接件等;几何性热桥如阴阳角及屋顶女儿墙,内外侧及压顶部位均要做保温隔热处理。
2)减小保温材料与相邻材料的变形速率差
在抗裂砂浆外侧、保温层内侧涂抹保温砂浆,避免抗裂砂浆与保温层直接接触。减小因相邻材料变形速率差过大而产生的剪应力,从而避免了保温层的开裂乃至脱落。
(2)消除风荷载影响的措施
实践表明,尽量增加粘贴面积、采用无空腔构造设计是抵御风荷载对外墙外保温系统破坏作用、消除风振作用产生的材料疲劳损伤乃至抗裂、防火、防止外墙渗水的最佳选择。具体做法如粘贴保温层时用满粘法、点框法或条粘法施工,由此增加保温层的粘贴面积,避免出现风吸力大于保温层与基层墙体之间粘结强度的现象[12]。
(3)消除水影响的措施
为降低水的渗透以及保温层和基层墙体之间水汽的影响,可采用高分子乳液弹性底层涂膜。该类防水涂层的孔洞远小于水滴的直径,却是水汽分子直径的700倍[13]。既可以阻止外部的水渗透入保温层,也可将夹层内的水汽排出,极大地消除了水的影响。
4 外墙外保温系统失火原因与防治对策
外墙外保温系统火灾现象时有发生,究其原因,一是保温材料具有可燃性,二是防火构造不合理或施工中不落实,三是缺乏防火保护措施。表1重点比对了常用无机保温材料和有机保温材料性能。外墙外保温技术已经在欧美发展了几十年,使用技术已十分成熟,对系统防火性能的研究也已相当充分。图13给出了近年来德国外保温协会所公示的各种外墙外保温系统所占市场份额。同时期北京地区外墙外保温材料所占份额如图14。外保温系统防火性能除了确保安全性外,外保温系统整体构造的防火性能是外保温防火安全的关键。单从保温材料入手,很难找到完美的防火措施,因此不必刻意追求燃烧性能高的同时保持优秀保温性能的材料,而应把着力点放在提高构造防火性能、增强防火构造措施上。无空腔、防火隔断和防火保护面层是外保温系统构造防火性能的三个关键要素[14]。
表1 常用保温材料性能
图13 德国市场外墙外保温系统材料份额
图14 北京地区外墙外保温材料份额
目前国际通行的做法是:如果保温材料防火性能好,对构造措施的要求可以相对降低一些;如果保温材料的防火性能差,就在构造措施方面提高要求。总体来说,材料措施与构造措施两方面措施是平衡的。基于这一理念,解决外保温防火问题的主要途径应该是采取提高防火构造要求的措施。在选择有较好防火性能保温材料的前提下,综合分析各种防火构造做法,笔者认为同时采用“封闭空腔、防火隔断和防火保护层”的构造做法[15],是目前符合我国国情、行之有效的防火措施。同时,对不同高度的建筑采用不同的外保温系统防火等级,从而采取不同的防火构造。
(1)封闭空腔
外墙外保温系统中空腔的存在会为保温材料的燃烧和火势的蔓延提供氧气,会加速火灾的传播和材料的燃烧速度,空腔越大、越连贯,对外保温系统的防火越不利。因此,应避免系统中有空腔存在。同时,合理的施工工艺和合格的施工质量也是避免空腔存在的重要因素[16]。
(2)防火隔断
防火隔断措施包括保温层中设置防火隔离带、门窗洞口设置挡火梁、系统自身的防火分仓等[17]。防火隔离带是在外墙外保温系统中水平或垂直设置的阻止火势蔓延的带状防火构造,其作用是阻止外墙外保温系统内的火灾范围扩散;挡火梁与防火隔离带类似,是水平设置在门窗洞口上边缘的带状防火构造,其主要作用是阻止或降低火焰对系统内可燃材料的作用。这就要求二者在火灾作用下首先保持自身状态的稳定,因此,岩棉、无机保温浆料可以用作防火隔离带。防火分仓构造是指在有机保温材料四周用无机保温浆料与其他材料分隔开的一种防火构造,分仓缝必须具有一定宽度。
(3)防火保护层
防火保护层的存在能够降低火灾中热释放速率峰值,抑制火焰传播,提高系统防火性能。防火保护层包括抹面层和饰面层。抹面层以抹面胶浆为主,其厚度和质量直接决定系统的防火能力;饰面层以饰面涂料和饰面砖为主,其厚度和自重不大于某一限值时可不考虑对系统防火能力的影响[18]。与此同时,防火保护层的材料、构造和施工质量也决定了一部分防火性能。试验室锥形量热计实验结果表明[19]:针对各种系统而言,当防火保护层达到一定厚度时,系统不会被点燃。燃烧竖炉实验表明,保温层的燃烧损伤程度随着防火保温层厚度的减小而增加。因此,外墙外保温系统中保温材料外防火保护层厚度越厚,系统的防火性能越好。
5 结 论
本文系统地总结了目前国内外墙外保温系统的种类,分析了工程实践中存在的外墙外保温系统剥落和产生火灾的原因,在此基础上提出了相应的防治对策。结果表明,提高外墙外保温系统安全性可从以下方面着手:
(1)选择合适的材料、加强构造设计与结构计算、提高施工质量、加强施工管理和提高从业人员素质是防止外墙外保温系统整体剥落行之有效的措施;
(2)在选择有较好防火性能保温材料的前提下,综合分析各种防火构造做法,同时采用“封闭空腔、防火隔断和防火保护层”的构造做法,是目前符合我国国情、行之有效的防火措施。