外墻外保溫系統的防火安全性分析

　　[摘要]本文首先對外墻外保溫系統防火安全性問題的起因和防火性要求進行了分析，并對外保溫用有機可燃保溫材料的試驗與評定予以論述。而后提出不宜不惜代價地提高有機保溫材料的阻燃性能來以此提高外保溫系統的防火安全性，而應重點考慮系統整體構造的防火性能，其中主要包括空腔、防火隔斷和防火保護面層3個關鍵要素。


    [關鍵詞]外墻外保溫；防火；要素；安全性分析

    1外保溫系統防火安全性問題的起因

    外墻外保溫系統是建筑外墻外側具有保溫隔熱功能并具有一定裝飾效果的系統。其核心功能材料是保溫材料，通常占系統體積的80％以上；配套材料通常為不燃材料如砂漿類、瓷磚等及包含有少量可燃成分的材料如涂塑玻璃纖維網格布、膩子和涂料等。


    用于建筑外墻的保溫材料主要包括3大類，一類是以礦物棉和玻璃棉為主的無機保溫材料，通常認定為不燃性材料；一類是以膠粉聚苯顆粒保溫漿料為主的有機無機復合保溫材料，通常認定為難燃性材料；另一類是以聚苯板（熱塑性）、聚氨酯（熱固性）和酚醛為主的有機保溫材料，通常認定為可燃性材料。具體見表1。


    當外墻外保溫系統的保溫材料采用不燃性材料或不具有傳播火焰的難燃性材料時，外墻外保溫系統幾乎不存在防火安全性問題。但是，在我國目前的技術條件下，聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯等可燃材料在建筑外墻外保溫系統中的使用最為廣泛，這是產生外保溫系統防火安全性問題的起因，而隨著節能標準的逐步提高，這個問題將更加凸顯。因此，隨著此類可燃有機保溫材料的大面積應用和使用厚度的不斷增加，建筑外墻火災或火災的蔓延問題應引起人們足夠的重視。


    1）巖棉礦棉類不燃材料的燃燒特性

    巖棉、礦渣棉在常溫條件下（25℃左右）它們的導熱系數通常在0.036～0.041W/(m·K)之間，其本身屬無機質硅酸鹽纖維，不可燃，但在加工成制品的過程中，有時要加入有機粘結劑或添加物，這些對制品的燃燒性能會產生一定的影響。因此，巖棉、礦渣棉制品的燃燒性能取決于其中可燃性粘結劑的多少。


    2）膠粉聚苯顆粒的熱分解與燃燒特性

    膠粉聚苯顆粒保溫漿料是一種有機無機復合的保溫隔熱材料，聚苯顆粒的體積大約在80％左右，導熱系數為0.06W/(m·K)，燃燒等級為B1級，屬于難燃材料。膠粉聚苯顆粒在受熱時，通常包含的聚苯顆粒會軟化并熔化，但不會發生燃燒。由于聚苯顆粒被無機料包裹，其熔融后將形成封閉的空腔，此時該保溫材料的導熱系數會更低、傳熱更慢，受熱全過程材料體積變化率為零。


    3）聚苯乙烯的熱分解與燃燒特性

    聚苯乙烯泡沫材料是熱塑性高分子保溫隔熱材料，導熱系數為0.041W/(m·K)。受熱時，通常發生軟化和熔化。聚苯板的熱變形溫度僅為70～98℃，差異取決于選用配方和后處理方法，玻璃化溫度為100℃。聚苯乙烯全部由碳氫元素組成，本質上極易燃燒，未經阻燃處理，氧指數僅為18％；燃燒時熱釋放量較大，同時生成大量煙，受火后收縮、熔化，導致外保溫系統內產生空腔，轟燃狀態下燃燒劇烈，燃燒的滴落物具有引燃性。


    4）聚氨酯的熱分解與燃燒特性

    硬質泡沫聚氨酯是一種高分子熱固性保溫隔熱材料，導熱系數為0.024W/(m·K)，在所有外墻用有

    機保溫材料中是最優的。聚氨酯一般在202℃以下不會分解，用ASTMD1929測定聚氨酯泡沫的點燃溫度為強制點燃溫度310℃，自燃溫度415℃；聚氨酯泡沫本質上屬于高度易燃材料，未做阻燃處理時氧指數僅為16.5％；熱固性材料在受熱時通常分解出易燃氣體，受火后形成炭化層，熱分解和燃燒的產物主要有氰化氫、CO、異氰酸酯等，對聚氨酯燃燒的毒性研究也比較多。


    5）酚醛樹脂的熱分解與燃燒特性

    酚醛樹脂泡沫材料是高效保溫材料之一，導熱系數為0.025W/(m·K)。該材料遇火焰火源時不易燃燒，在400℃以上時只灼燒或陰燃，無火焰。除去火源后可能會陰燃一段時間，發煙量很小，幾乎全部成炭。但關于其燃燒毒性的研究較少，報道的數據也不完全。酚醛樹脂泡沫材料是目前高效有機保溫中阻燃性能最優的一種材料。


    因此，外保溫系統防火安全性的起因是由于系統中有機保溫材料具備了引發火災和加速火災蔓延的危險性。

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