外墙保温材料的选用与防火

目录一、引言.....................................................................................................................1二、常见的外墙保温材料的类型及评析.................................................................21我国常见的外墙保温材料的类型...................................................................22几种常见外墙保温材料简介及评析...............................................................2三、外墙保温材料的火灾危险性.............................................................................5四、外墙保温材料防火途径.....................................................................................71改进现有材料，提高性能标准，使其性能上满足防火和节能的要求.......72为建筑的外墙保温层设计防火隔离带...........................................................73应用断桥钢质隔热防火窗...............................................................................7五、总结.....................................................................................................................8第1页外墙保温材料的选用与防火摘要：随着建筑领域新材料、新技术的不断涌现,尤其是建筑节能的推进,在民用建筑中广泛使用了各种外墙保温材料。在提高建筑物功能及经济价值和社会效益的同时,也埋下了火灾隐患。随着大量建筑外保温系统工程开工建设和建成投入使用,无论从火灾的数量、火灾的规模及所造成的损失都呈现出更加严重化的趋势,研究民用建筑外墙保温材料的正确使用方法,采取相应的防火安全对策成为有效预防和遏制外墙保温材料火灾事故的当务之急。本文将根据现有的节能墙材和保温材料进行简述和评析，并针对国家发布的建筑保温材料性能要求，提出一些参考对策。关键词：外墙保温材料；选用；防火一、引言随着生产力的飞速发展，各国工业化进程的不断加快，能源消耗量越来越高，世界能源需求量以每年2%的比率增长，而这些能源大约有30%消耗在建筑物上。在2005年，我国颁布并实施了新的建筑节能标准，使得建筑保温技术和建筑保温材料有了飞速发展。而建筑节能的重要构成成分之一建筑围护结构的保温技术也得到了快速发展。其中，外墙保温技术的持续发展，使其已经变成我国建筑行业的一项重要节能技术。所谓外墙保温技术就是将导热系数低的隔热材料与建筑物墙体用一定的固定方式把两者固定为一个整体，以此增加墙体第2页的平均热阻值，减少室内热量损失，从而达到隔热或保温的一种工程技术方法。随着建筑领域新材料、新技术的不断涌现,尤其是建筑节能的推进,在民用建筑中广泛使用了各种外墙保温材料。在提高建筑物功能及经济价值和社会效益的同时,也埋下了火灾隐患。随着大量建筑外保温系统工程开工建设和建成投入使用,无论从火灾的数量、火灾的规模及所造成的损失都呈现出更加严重化的趋势,研究民用建筑外墙保温材料的正确使用方法,采取相应的防火安全对策成为有效预防和遏制外墙保温材料火灾事故的当务之急。二、常见的外墙保温材料的类型及评析1我国常见的外墙保温材料的类型通过市场调查研究表明，我国目前常用的外墙保温材料有以下集中类型：1)无机类保温材料：我国的无机保温材料主要有岩棉、玻璃棉、保温浆料等，这些材料都具有良好的不燃性能，属于不燃性材料，自身不存在防火安全问题。但是其保温性能不是很好，达不到外保温的要求，应用并不广泛[1]。2)有机材料与无机材料复合形成的保温材料：我国常用的是以胶粉聚苯颗粒保温浆料，这种材料很难被引燃，而且就算点燃火焰也难以传播，防火性能优异，自身不存在防火安全问题。3)有机高分子保温材料：我国常用的是聚苯乙烯饱沫塑料和聚氨酯硬泡，这类保温材料占市场主导地位，大约占有80%的份额，其属可燃材料，燃烧性能良好，具有引发火灾的危险性。2几种常见外墙保温材料简介及评析1)棉板、玻璃棉板玻璃棉板和岩棉板的制作流程通常为玻璃或者岩石经过高温熔融之后，再由离心设备将其制成无机纤维，与此同时按照一定的比例加入硅油、防尘油以第3页及粘结剂，最后根据对产品的不同要求制作成板材。这种保温材料防火性能优异，是A级材料，但同时无机保温材料的保温性能较差，对65%的节能指标无法达到，而且它还存在危害人体健康以及力学稳定性较差等特点，除以上内容之外，无机保温材料的热值一般都比有机材料要高，导致在火灾情况下的火蔓延速度较快，所以国内超高层和高层建筑都很少使用此类保温材料。2)聚苯乙烯膨胀泡沫塑料EPS(聚苯板)我国在80年代末开始使用EPS阻燃材料，现在已经在国内很多建筑中使用，并取得了很好的经济和社会效益。EPS的耐火等级是B2级，在《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》(GB/T10801.1)中规定EPS常常含有6%－7%的发泡剂以及93%的聚苯乙烯，在轻质墙体、食品容器以及电器电子包装等方面得到了广泛应用[2]。最近，我国主要研究关于EPS通过添加阻燃剂、设计聚合物的分子量、筛选调节EPS分子间作用力的添加剂以及选择合适比例的发票发泡剂，最终将其提高到B1级。3)挤塑聚苯乙烯泡沫材料XPS(挤塑板)传统挤塑聚苯板乙烯泡沫材料(XPS)属于B2级可燃建筑材料。随着社会地进步发展，节能已才成为人们建筑设计过程中关心的话题之一，人们希望采用保温效果更好的保温材料，进而能减小墙体的厚度，而导热系数低的XPS保温板便能满足更好保温效果的要求。同时XPS保温板吸水性能差，在潮湿的环境下也能保持良好的保温性能、高强度等优势，因此XPS保温板在建筑装修中得到普遍应用，但由于XPS保温板的防火性能较差，提高了工程各个阶段的火灾危险性。第4页目前，国内对XPS保温板进行了大量研究，主要集中在添加阻燃剂以提高其防火等级方面。新型的XPS保温板的防火性能得到较好提高，能满足国家防火性能对装修材料的等级要求。由于新型的XPS保温板将防火性能与良好的节能效果有机结合起来，在高温环境下不软化，不熔滴，耐火焰穿透，发烟量低，火焰不扩散等[3]，能较好的适应社会市场地需求，已得到相关产业部门的普遍推广。4)泡沫混凝土保温材料泡沫混凝土材料顾名思义及泡沫与混凝土的混合，它是用机械的方法将泡沫加入含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂组成的浆体中，经混合搅拌、浇筑成型、养护而成的一种多孔材料。泡沫混凝土材料的保温性能良好，此外还具有质量轻、耐火、隔音等特点。泡沫混凝土在施工过程中工艺较为简单，但是目前得到的泡沫混凝土还存在密度较大、易碎、韧性不足等缺点[4]，其性能还需进一步研究，目前，我国主要通过使用添加剂来改变泡沫的物理性能。5)聚氨酯PU聚氨酯PU是发泡形成的热固性材料，呈网状结构，与传统的普通塑料泡沫相比，其耐温性、稳定性以及强度等都有明显的提高。在使用聚氨酯PU保温材料时，一般都需要添加阻燃剂，在未添加阻燃剂时，其为燃烧性能很好的材料。在添加阻燃剂时，需要经过科学方法改性，一般采取引入难燃、耐温、低发烟、低毒性的环状结构化合物（异氰脲酸环、哑唑烷酮、芳香族环、碳化亚二胺键），或引入具有难燃结构聚合物纳米颗粒，使聚氨酯PU泡沫在收到火的作用时会形成碳化层，阻止热量的传递，进而达到阻止火灾蔓延的目的，这就第5页使本身可燃性能良好的PU泡沫变成了难燃甚至不燃的泡沫[5]。这类保温材料形成的保温系统具有系统导热系数低，厚度小，耐温性能、系统稳定性好，施工工艺多样化等特点，因此在确保其阻燃性能能够满足消防安全的前提下，这类材料是值得推广的。6)酚醛泡沫酚醛泡沫属于难燃材料，其除了具有较好的防火性能外，还具有隔热、隔音、质量轻等特点。当酚醛泡沫受到火的作用时，不会出现火焰同时也不会产生有毒气体以及烟气，其受火表面会形成碳化层，因此只要厚度足够，其板材不易被烧穿。在我国常用的保温材料中，酚醛泡沫的导热系数最低，而且其保温性能比矿棉玻璃棉等传统的保温材料高一倍左右[6]。酚醛泡沫保温材料在上世纪90年代被广泛用于航空航天、军工等领域的保温，随着技术的改进其成本逐渐下降，后来在民用飞机、车站等场所也得到应用，如今酚醛泡沫保温材料也逐渐应用到了一些高层建筑、学校、体育馆等防火要求相对严格的场所。然而，虽然现在生产酚醛泡沫的工艺技术得到很大改进以及成本已经有所降低，但其价格与其他保温材料相比仍然较为昂贵，这就成为了其广泛应用于民用建筑保温的障碍，因此我们在选用保温材料时，如果成本预算够，通过各方面的综合评价后如果合理，不防选用这种保温材料。三、外墙保温材料的火灾危险性表1给出了常见保温材料的耐火等级及保温性能，从表中可以看出其中除了聚苯板、聚氨酯等有机材料外其它保温材料都具有优异的防火性能[7]。但是，从市场应用中来看，有机保温材料在保温领域中占了绝对主要地位。这主要归功于其具备了良好保温和隔热性能，在使用中加工方便，质量较轻，成本低廉第6页等特点。这类有机材料，极易被引燃，而且一旦被引燃，材料的燃烧速度非常快、热释放量大、蔓延迅速，短时间易形成建筑内外连通、大面积立体火灾，扑救难度大，同时，在燃烧过程中会释放大量有毒有害气体，对人身安全危害大。表1各种保温材料的耐火等级及保温性能[8]材料名称胶粉聚苯颗粒模塑聚苯板挤塑聚苯板聚氨酯岩棉矿棉泡沫玻璃加气混凝土导热系数0.060.0410.0300.0250.036~0.0410.0530.0660.098~0.12燃烧等级难燃B1阻燃B2阻燃B2阻燃B2不燃A不燃A不燃A不燃A随着我国城市化进程的不断推进，城市化建设呈现建筑密集且高层建筑越来越多的发展趋势，因此建筑防火的重要性被越来越多地体现，而建筑外保温材料系统已成为引发城市建筑火灾的主要火源之一，且遇火时会使火灾迅速蔓延，发生火灾时释放出的烟、毒气和热量是除火焰外对人体的主要伤害源[9]。近年，我国发生了多起因外墙保温材料引起的火灾，见表2[7]。表2近五年我国发生的涉及外墙保温材料燃烧的火灾起火单位名称起火日期火灾发生原因北京师范大学科技园孵化大厦2008年6月2日电焊焊渣引燃外墙保温材料济南奥体中心2008年7月27日工作人员违章作业，电焊操作引燃屋面保温和防水材料中央美院2009年3月16日彩钢板内易燃的聚苯乙烯芯材着火中国科技馆2009年4月6日保温层的挤塑板被引燃引起沈阳皇朝万鑫酒店2011年2月3日放烟花引燃外墙保温材料挤塑板上海电信2011年4月19日装潢工人进行切割施工作业引燃风管保温材料乌鲁木齐市中医院2011年4月22日外墙防护网起火，引燃部分外墙保温材料石家庄华域城2012年5月14日32层在建华域城在进行外墙装修时墙体保温材料着火乌鲁木齐四平路纤检局2012年11月5日外保温墙起火第7页起火单位名称起火日期火灾发生原因内蒙古巴彦淖尔市某32层楼房2012年1月4日电焊渣引燃防雨布及保温材料四、外墙保温材料防火途径在加强消防安全管理和健全法制和技术标准的前提下提出以下几点途径：1改进现有材料，提高性能标准，使其性能上满足防火和节能的要求目前有部分保温材料本身是不具备可燃性的，但是其保温性能还达不到要求，因此可以在原有材料基础上，通过实验研究，比如合成不具备可燃性同时保温性能还很优异的复合材料，一般情况下，