建筑物外保温材料防火性能研究

2024-01-08刘乃勇

中国建筑装饰装修 2023年24期

关键词：保温材料外墙建筑物

刘乃勇

1 建筑物外保温材料的种类及其特点

随着建筑节能的不断提高，建筑物外保温材料的应用越来越广泛。建筑物外保温材料的种类众多，以下将介绍常见的外保温材料及其特点。

1.1 聚苯乙烯泡沫板

聚苯乙烯泡沫板（图1）是一种常用的建筑物外保温材料，具有优良的保温性能和防火性能。但是，聚苯乙烯泡沫板在遇到高温时易燃，容易释放有毒气体。

图1 聚苯乙烯泡沫板（来源：来源网络）

1.2 玻璃棉板

玻璃棉板（图2）是一种无机保温材料，密度小、导热系数低、施工方便及抗压强度高。但玻璃棉板的吸水性较强，容易引起霉菌和腐烂。

图2 玻璃棉板（来源：作者自摄）

1.3 矿棉板

矿棉板（图3）采用矿物质纤维材料制成，具有良好的保温和隔音效果。但是，矿棉板比较脆弱，极易折断，再加上表面会吸附粉尘，会危害人体健康。

图3 矿棉板（来源：作者自摄）

1.4 聚氨酯泡沫板

聚氨酯泡沫板（图4）是在催化剂、发泡剂、表面活性剂等作用下，经化学反应发泡而成，具有重量轻、导热系数小、操作简单及胶接效果好等特点。但是，这种物质在高温下极易自燃，会产生剧毒气体。

健康教育是精细化护理的一个重要组成部分，这与儿童家属的有关预防接种知识的匮乏有着密切的关系。护士应开展多种形式的健康教育方法，如定期举办预防接种知识讲座，免费为其发放宣传手册和宣传页，在接种室张贴宣传海报，建立微信群、qq群，重视网络教育平台等，向其介绍有关预防接种的相关知识，尤其是重点的注意事项等，同时指导家属在接种后48小时内应禁止给儿童洗澡，饮食注意清淡等[3] 。

图4 聚氨酯泡沫板（来源：作者自摄）

1.5 外墙保温一体化板材

外墙保温一体化板材（图5）是一种具有隔热、防火和隔音性能的新型隔热建材，在建筑物中已经得到了广泛的应用。外墙保温一体化板材虽然具有非常良好的阻燃性能，但是价格较高[3]。

图5 外墙保温一体化板材（来源：网络）

2 建筑物外保温材料防火性能案例分析

2.1 事故概述

2009 年2 月9 日，中央电视台发生了一场重大的火灾事故。这场火灾由烟花引起，持续了6 h。火灾发生地点位于中央电视台的电视文化中心（TV Culture Centre，TVCC），该建筑的外层为钛锌板，内部包括防水层、保温层、隔气层等。火灾从顶部开始向下蔓延，造成了巨大的经济损失和社会影响。

据报道，此次火灾是由一枚烟花引起的。火灾起初从TVCC 的顶部开始蔓延，然后从建筑顶部的擦窗机检修孔内落下高温残片，引燃了检修通道内壁裸露的易燃材料，进而引发更大规模的火灾。这次火灾不仅造成了巨大的经济损失，也使得外墙外保温在我国遭到重大的质疑和非议。

2.2 事故原因

中央电视台新址办公室违反了有关烟花爆竹安全管理规定，未经有关部门许可，在建筑工地内违法组织了大型礼花焰火燃放活动。由于礼花弹爆炸后高温星体落入文化中心主体建筑顶部擦窗机检修孔内，点燃了检修通道内壁上的易燃材料，从而引发了火灾。这一活动组织不当导致安全距离不足，也是火灾发生的一个重要原因。此外，文化中心主体建筑内部的防火设施也存在一定的问题，进一步加剧了火势蔓延。

TVCC 大楼外层由一层钛锌钢板构成，内层则由防水层、保温层、气体隔离层等组成。保温层主要采用了挤压板材，该材料的保温效果较好，但防火性能较差，一旦发生火灾，很难扑灭。

TVCC大楼内有一定的安全风险。比如，有些建筑物外部安装了金属夹板，金属夹板之间易堆积粉尘等杂物，一旦发生火灾，极易引起这些物品自燃，从而造成火灾蔓延。另外，部分建筑物的消防安全门未按有关规定安装或更换，如果发生火灾，火灾会迅速扩散。

除建筑物本身问题外，建筑物管理与监管方面也存在一定的问题。TVCC 虽然已安装建筑消防系统，但是仍存在部分喷头未通电、部分火警报警失效等问题。除此之外，在建筑安全管理方面也存在质量监督不力、材料检测不严以及安全管理不力等问题。这些问题使得建筑防火性能以及安全性得不到保证，导致火灾持续时间变长。

2.3 事故教训

TVCC 大楼外墙采用了轻质钛锌合金板材，虽然有较强的抗腐蚀性，但在遇到高温之后，这种材料会自燃，并释放出有毒气体。因此，只有选择耐火性能好的建筑材料，才可以减少火灾发生的风险。例如，使用阻燃材料、防火漆等可以提高建筑的耐火性能。

3 建筑物外保温材料防火性能的影响因素

3.1 材料特性

3.1.1 材料密度

材料密度是指单位体积内所含的物质质量，是衡量建筑物外保温材料密实程度的指标。建筑物外保温材料的密度对其阻燃性能有较大的影响。在建筑物的外部保温中，隔热层具有更高的相对密度和更好的防火性能[4]。由于采用高密度隔热材料，所需要的热能及可燃物的含量较少，因此防火效果较好。

在实际工程中，应根据不同的建筑物要求选择不同密度的建筑物外保温材料。一般来说，对于需要较高防火等级的建筑物，应选择密度较大的建筑物外保温材料，以提高建筑物的防火安全性。例如，在高层建筑中，应使用密度较大的防火保温材料，以保证建筑物的防火安全性。而对于一些低风险建筑物，可以选择密度较小的建筑物外保温材料，以降低成本和减少对环境的污染。

3.1.2 材料燃烧特性

材料燃烧特性是指材料在燃烧过程中的物理化学变化和燃烧性能的表现，具体包括燃烧性能、热释放率和烟气毒性等相关指标。在建筑物外保温材料的防火性能中，燃烧性能是最关键的指标之一。因此，材料的燃烧速度、燃烧温度、燃烧时间是燃烧性能的重要参数。当建筑物外保温材料的燃烧速度变快时，火灾的蔓延速度就会加快，从而对人们的生命以及财产造成更大的威胁[5]。

材料的热释放率也是影响建筑物外保温材料防火性能的一个重要因素。热释放率是指材料在单位时间内释放的热量，是衡量材料燃烧强度的指标。热释放率越大，燃烧的能量就越强，火灾的蔓延速度也越快。因此，在选择建筑物外保温材料时，应该考虑其热释放率。选择热释放率较小的材料，可以有效减缓火灾的发展速度，提高建筑物的防火性能。

材料的烟气毒性也是影响建筑物外保温材料防火性能的重要因素之一。材料燃烧时会产生大量的烟雾和有毒气体。这些烟雾和有毒气体会严重影响人们的健康，甚至会引起窒息和中毒等症状。因此，在选择建筑物外保温材料时，应考虑其烟气毒性。选择烟气毒性低的材料，可以有效减少烟雾和有毒气体对人体健康的危害，保障人们的生命安全。

3.1.3 添加剂

添加剂作为一种化学制剂可以在材料的加工、制造过程中加入，具有提高材料性能的作用。在建筑物外保温材料中加入添加剂，可以改善其物化性能，提高其防火性。不同类型的阻燃剂具有不同的作用机制和作用效果，选择合适的阻燃剂可以在保证材料整体美观的同时，大幅提高其防火性能，延长其使用寿命。常用的阻燃剂包括纳米氧化铝、磷酸铝铵、硅酸铝盐等。

3.2 外部环境因素

3.2.1 气候条件

建材的干燥和潮湿状况与建材的防火特性有着密切的联系。当气候变得更加干燥时，建筑物绝缘体容易燃烧，对于气温以及氧气含量的要求变得更低，从而造成更严重的火情。在建筑物所在地区较为干燥的情况下，应该选择防火性能优良的建筑物外保温材料。

温度也是影响建筑物外保温材料防火性能的重要因素之一。在高温环境中，建筑物的外保温材料很容易出现脆性损伤，从而造成保温性能降低。因此，在建筑物外保温工程建设中，一定要将其作为一项重要的测量指标。在室外温度较高的情况下，选择的建筑物外保温材料必须具有较强的耐火性能和耐热性能。

季节也是影响建筑物外保温材料防火性能的因素之一。不同季节的气候条件会对建筑物外保温材料的防火性能产生不同的影响。例如，在冬季，建筑物外保温材料可能会与周围环境形成较大的温差，从而降低材料的防火性能。因此，在选择建筑物外保温材料时应该考虑季节因素，并根据当地的气候条件选择合适的建筑物外保温材料。

3.2.2 周围建筑物的间距及密度

建筑外保温材料与周边建筑之间的间距对其防火安全有很大的影响。当相邻建筑间的间距过小时，火势更容易向其他建筑蔓延，增加了建筑外保温材料的自燃及发生自燃危险。在建筑设计中，必须考虑建筑与周边建筑之间的空间距离，使建筑与周边建筑之间的空间间隔尽可能大，以降低火灾蔓延的风险。

周围建筑物的高度也是影响建筑物外保温材料防火性能的重要因素之一。如果周围建筑物的高度比建筑物外保温材料高，发生火灾时容易产生较大的火势，从而加大建筑物外保温材料的着火和燃烧风险。因此，在设计建筑物时，需要考虑周围建筑物的高度。

周围建筑物的密度也会影响建筑外墙保温材料的防火性能。如果周围建筑的密度较大，在发生火灾时，建筑物外保温材料极易着火。因此，在进行建筑设计时，必须考虑周边建筑物的密度，所使用的建筑物外保温材料必须具有良好的防火性能，并且能够有效抵御周边建筑物的火灾。

4 提高建筑物外保温材料防火性能的策略

4.1 添加防火剂

将防火剂加入建筑物外保温材料中，可以有效提高其防火性能。目前，防火剂主要有2 种：一种是无机防火剂，另一种是有机防火剂。氢氧化铝、氧化镁、硅酸铝钙是目前广泛使用的无机阻燃材料，可有效降低火灾风险。含氮、磷、卤素的有机阻燃剂在燃烧时会生成不稳定的气体，可抑制火焰扩散。因此，在设计建筑物时，设计人员应该根据建筑物的实际情况和当地的气候添加选择合适的防火剂。

4.2 加强气候条件的监测和预警

在建筑物外保温工程的施工中，外保温材料的防火性能与气候条件有很大的关系。在高温、干旱、强风等极端天气条件下，建筑物外保温材料自燃风险显著增加，如何有效控制其自燃，已经成为目前亟待解决的难题。

因此在做好建筑物外保温材料的防火工作外，还要加强气候条件的监测和预警。具体措施为：第1，全面监测建筑物外保温材料所处的气候环境。利用气象监测仪器监测气温、湿度、风力等气候因素，并记录数据。第2，关注气候条件的变化趋势。通过分析气象资料了解气候的变化趋势，并及时发布气象预警信息，提醒有关单位和人员采取防范措施。第3，建立监控体系和预警机制。为及时发现火灾隐患，可以在建筑物外保温材料的安装位置设置火灾监测器、烟雾探测器等设备。