提升建筑节能外墙保温材料防火性能的研究

刘 博 山西一建集团有限公司

1 前言

科技改变生活，也改变了建筑施工工艺。传统的外墙保温技术是通过加厚墙体来实现保温效果的，它提高了建筑成本，而保温效果却非常有限。如今，这种技术已经不能满足节能环保的需求，它在建筑行业中面临淘汰。随着建筑行业的发展、施工技术的进步、节能要求的提高，积极推广应用建筑外墙保温节能技术成为建筑行业发展的主要趋势。应用外墙保温节能技术，能够在降低建筑能耗的同时，提高建筑物室内环境的舒适性。

2 建筑物外墙保温材料防火的意义

目前，我国建筑市场中使用的建筑外墙保温材料分为有机材质的保温材料、无机材质的保温材料。有机材质的绝热保温材料常见的有聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫板、挤塑聚苯乙烯泡沫板等，这些材料具有质量轻、隔音、隔热、保温性能良好的优势，同时生产工艺十分简单，适合广泛应用。但是，在对这些材料使用期间，还需要重视其防火安全性能。对于无机材料，市场上以岩棉、玻璃棉等为主，其金属氧化物相对稳定且不容易发生化学反应，火灾发生率不高，防火性能理想。但是，此种材料如果出现污染空气的粉尘、纤维等很容易滋生大量细菌，从而给人们身体健康带来不利影响。所以，在建筑行业中无机材质保温材料的应用受到限制，为增强外墙保温性能，多在墙体外增加保温层。有机外墙保温材料本身防火性能差，如果出现火灾，火势会迅速蔓延，实际燃烧中不仅会释放大量热量，也会产生有毒有害气体，从而给人体带来危害。并且该材质在实际应用过程中，如果出现明火或者高温情况很容易点燃，火灾发生率显著提高。加之我国消防供水、救火设施有待完善，仅利用灭火器无法对整个火势有效控制，扑救难度大，容易造成严重的经济损失和人员伤亡。

此外，如果建筑物墙体表面未应用不燃材质，内部保温材料会受高温条件影响而导致保温层整体脱落，且保温材料会被点燃，从而引起火灾。所以说，对外墙保温材料进行防火处理是非常必要的。

3 外墙保温节能的分类

3.1 热塑性节能保温材料

热塑性节能保温材料主要指达到一定温度具备可塑性，冷却后形成固化效果的保温材料。如今国内使用的热塑性墙体保温材料基本普遍处于B1燃烧等级，一些特殊类型的保温材料达到B2即可投入施工使用。随着实际施工环境条件的变化，热塑性墙体保温材料的防火等级也存在差异，尤其是涂抹砂浆施工工序完成后，外墙保温材料可升至燃烧等级A级。这类情形材料具有较严格的温度要求，应避免超过80℃门限值，以免因高温导致保温材料燃烧。聚苯乙烯泡沫塑料是一类建筑外墙施工应用范围较广的热塑性保温材料，其主要通过将苯乙烯聚合加工形成，具有轻质量、高硬度、耐高温等优势，热导系数为0.04W（m·K）。随着材料研发技术的提高，国内热塑性墙体保温材料的性能也提升迅速，XPS型板材遇热软化门限温度值可达到110℃，相较于聚苯乙烯板材料更具阻燃优势。

3.2 无机防火保温板

此种保温板通过无机材料制作而成，它的特性是不易燃、节能、隔音强等。由珍珠岩保温板、发泡玻璃保温板、泡沫混凝土保温板等组成。其生产过程具有典型的节能特征，有助于保护环境，而且运输材料、储存时的安全性较高。它的主要原料是粉尘灰和水泥，具备不燃的特性，这也意味着无机防火保温板能够在保证保温效果的基础上，满足建筑物的防火需要。

3.3 无机节能保温材料

无机节能保温材料是为了达到设计的保温隔热效果，将玻璃、石块等无机材料经过一系列加工处理形成的保温材料。无机保温材料在经过良好的磨面砂浆处理后，可实现较好的隔热保温效果。当前应用于建筑外墙节能保温的无机材料，主要有玻化微珠保温砂浆、膨胀珍珠岩和岩棉等。玻化微珠保温砂浆是将膨胀玻璃微珠加工处理后形成的，具有较好的隔热保温节能效果。

由于材料中掺入了胶凝添加剂和抗裂添加剂，因此还兼具较好的抗老化性能和防火性能。膨胀珍珠岩的特点是热导系数低，可应用于各类复杂地理环境及恶劣的气候环境。岩棉无机材料除具有较低的热导系数，还兼具较好的耐酸碱腐蚀性和阻燃效果。同时由于岩棉自身材质柔软，也便于保温施工的操作。

3.4 岩棉板

岩棉材料自身的性能出众，早期主要用于外墙的保温层建设。岩棉材料主要由辉绿岩和玄武岩构成，加工制作过程中可以根据制作性能、指标的不同而额外添加其他材料，并给予加压强吹后创造纤维状态。随着生产工艺的不断进步，岩棉材料近年来呈现出了多样化的发展趋势，能够满足不同的建设需求。需要注意的是，岩棉材料对于酸度系数有着较高的要求，若岩棉材料自身的酸度系数较低，则其机械强度无法满足实际应用需求，且较低的酸度系数会在材料老化之后进一步影响到材料的强度。

3.5 泡沫玻璃

泡沫玻璃是常见的建筑外墙无机保温材料，其是一种多孔玻璃材料，但因其成本较高，所以常被应用于工业保温隔热工程中。具体而言，工作人员在制作泡沫玻璃的时候会用到非金属矿、废玻璃、粉煤灰等原料，并在这些原料中加入一些改性剂、稳泡剂、助溶剂等，然后通过粉碎、混合制作成配合料。之后，工作人员会将混合料放入模具中进行加热。最后，可形成一种内部具有较为均匀的气泡的多孔玻璃材料。

泡沫玻璃最早出现于20世纪40年代的法国，主要原料为玻璃，发泡剂为碳酸钙，一开始制作泡沫玻璃时，相关工作人员使用了耐火模具进行加热发泡，最终制作出了轻石状材料。泡沫玻璃的特点在于生产成本较高，所以常被应用于工业保温隔热工程中，很少被应用于高层民用建筑外墙建设中。所以，降低成本、提高其成品率成为了相关学者、专家需要解决的问题，如此，才可使泡沫玻璃被广泛应用于高层民用建筑外墙中，才可将其效用最大限度地发挥出来。

4 外墙保温材料的火灾危害

第一，由于外墙保温材料自身就具有一定的燃烧性能，在外墙保温材料与外界热源接触后，热量不易散发导致温度迅速上升，温度较高就会引发有机保温材料出现分解反应或者降解反应，随后会排出大量的可燃烧气体，与空气中的氧气混合后就会引起燃烧。除此之外，保温材料的燃烧属于不完全燃烧，会产生大量的有毒气体，这对于人体的健康危害是非常重大的。

第二，外墙保温材料大多都是粘贴在建筑外墙上的，一旦发生火灾，火势就会迅速蔓延导致建筑物整体起火。

第三，目前我国虽然对外墙保温材料的防火设计提出了一定要求，但是没有明确在发生火灾时应该用怎样的方式来避免火势再次蔓延，而外墙保温材料受高温的影响，整个表面会出现脱落的现象，就会导致墙体保温材料中的有毒气体散播出去，逃生人员一旦吸入就会对身体健康造成一定的危害。

与此同时，有机保温材料在出现热熔缩变形等现象的过程中，也会导致面砖发生掉落，这也会对逃生者以及救助人员的生命安全造成一定的威胁。

第四，建筑室内的自动消防设施不能覆盖到外墙。特别是高层建筑外墙的保温材料着火后，由于建筑高度过高，现有消防装备难以满足外部灭火救援的条件，所以消防救援难度大。

5 高层建筑外墙保温系统防火措施

5.1 加强源头监督

根据《建筑工程消防监督管理规定》，我国已经将外墙保温材料纳入到消防设计审查、验收工作中，对建筑外墙保温材料源头检查的不足问题给予了必要关注。在对外墙保温材料进行审核、验收和检验期间，建设部门、监理部门和消防部门需要做好各个环节的监督工作。同时，也要关注外墙保温材料的消防安全隐患，结合实际情况组织工作人员展开消防安全整治工作，这样才能杜绝违法行为的发生，避免违法活动的出现。不仅如此，施工单位也要构建完善的消防安全责任制度，对现场施工情况详细监督，对消防救援准备工作积极引导，使消防水源、消防设施更完善。

5.2 保温材料选择

实际过程中，可以采用箱体材料保温、复合夹心保温材料或者A级保温材料等等，通过建筑外墙保温材料自身的防火性能。箱体保温材料的防火关键就是其外壳结构，通过石膏板、轻质水泥墙共同构成，以此实现对保温材料的防火保护，保温材料则处于外壳的保护之中，以此实现其防火性能的全面提升；复合夹心保温材料上下层为水泥浆，保温材料位于水泥浆中心，主要是酚醛板不易燃，具有低温防火、耐高温不变形的基本优点；A级保温材料主要就是岩棉防火板或者防火条、矿棉、玻璃丝绵等，其本身属于不燃性材料，并且保温效果也相对较好，但是其成本相对较高，工艺也较为复杂。

5.3 合理选择供水方式

供水渠道的畅通与否关系到灭火战斗的成败。若现场火势不大，应立即使用室内消火栓、轻便水龙进行灭火，并向消防控制室侦查人员确认消防水泵是否已经启动。当水泵出现无法启动或故障等情况时，指挥员应迅速决定使用水泵接合器向楼内供水，但必须提前明确供水区域与水泵接合器的对应关系。当消防泵、水泵接合器等固定消防设施都不能正常使用或不能满足灭火用水需求时，还可酌情采用手抬机动泵供水。

5.4 使用先进施工技术

建筑外墙施工方法主要包括防火隔离带法和防火保护层法。防火隔离带法主要是利用不燃、无法燃烧的材料，在水平、竖直方向的建筑层之间增加防火隔断，且要求材料间不能留任何空隙。

当火灾发生时，该方法能够避免火势向窗外延伸。防火保护层和防火隔离带的方法是不同的，防火保护层主要覆盖于可燃材料的表面，能够避免火灾的蔓延。经过实践分析，发现在火灾发生的时候，为增强内部的保温材料保护能力，也需综合考量保护层的厚度和质量，通常防火保护层厚度要达到3mm以上。

5.5 选择节能材料

保温材料的节能性与外墙保温效果密切相关。工作人员需要根据实际情况来选择合适的材料。另外，工作人员不仅需要保证所选择的材料符合相关标准，还需要保证材料的兼容性。外墙保温材料包括苯板、聚苯板、聚苯颗粒等。其中，苯板和聚苯板的抗裂性较好。在不同种类的加强网中，玻璃纤维网格布的抗裂性和耐碱性最好，它能够起到增强保温结构的抗拉性能、抗裂性能等作用。黏结砂浆一般分为单组分砂浆、双组分砂浆两类。其中，双组分砂浆需要在施工现场掺入水泥后使用，而水泥的掺入量往往难以掌控，使得施工更加复杂化。相比之下，单组分砂浆使用更加方便，在使用前，加水搅拌后即可使用。使用单组分砂浆，能够最大限度地避免砂浆材料不合格等问题的出现。传统的水泥砂浆在遇到温差时，更容易开裂脱落，存在一定的安全隐患。因此，工作人员需要在砂浆中添加适量的纤维和钢丝，从而提高抗裂性能。

5.6 施工前的控制和监督

高层建筑保温节能，要关注施工的质量、材料的质量、施工工序和方法。

在制定高层建筑外墙保温节能的施工方案时，难免会遇到设计方案与实际情况不匹配、建筑方案不标准以及针对性差等情况。具体表现为在施工过程中施工的处理不够规范、建材的复验过程不够具体、检测方案没有原则性等情况。这就要求在施工前加强对施工方案设计的控制与监督，确保施工方案具有可行性。

6 结束语

综上所述，建筑外墙保温材料随着时代的发展而变化，节能环保是当前社会的主旋律，所以建筑行业响应号召研发出了具有环保性能的外墙保温材料。但在选购这些材料的时候，需要考虑到多方面的因素，比如:温度环境、导热系数、稳定性、机械强度、产品品牌、重量、防火防水性能等。只有这样，才可以使外墙保温材料发挥出效用，才可为高层民用建筑具有较高质量、较强保温性能，为建筑行业的发展奠定良好的基础。但就目前的保温材料而言，还存在一些问题，所以相关工作人员仍需基于当前保温材料中的问题进行探究、实践，直至研发出更佳的外墙保温材料。此外，相关工作人员还需树立起创新意识，为中国梦的实现而努力工作。