提升建筑節能外墻保溫材料防火性能的研究

劉 博 山西一建集團有限公司

1 前言

科技改變生活，也改變了建筑施工工藝。傳統的外墻保溫技術是通過加厚墻體來實現保溫效果的，它提高了建筑成本，而保溫效果卻非常有限。如今，這種技術已經不能滿足節能環保的需求，它在建筑行業中面臨淘汰。隨著建筑行業的發展、施工技術的進步、節能要求的提高，積極推廣應用建筑外墻保溫節能技術成為建筑行業發展的主要趨勢。應用外墻保溫節能技術，能夠在降低建筑能耗的同時，提高建筑物室內環境的舒適性。

2 建筑物外墻保溫材料防火的意義

目前，我國建筑市場中使用的建筑外墻保溫材料分為有機材質的保溫材料、無機材質的保溫材料。有機材質的絕熱保溫材料常見的有聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫板、擠塑聚苯乙烯泡沫板等，這些材料具有質量輕、隔音、隔熱、保溫性能良好的優勢，同時生產工藝十分簡單，適合廣泛應用。但是，在對這些材料使用期間，還需要重視其防火安全性能。對于無機材料，市場上以巖棉、玻璃棉等為主，其金屬氧化物相對穩定且不容易發生化學反應，火災發生率不高，防火性能理想。但是，此種材料如果出現污染空氣的粉塵、纖維等很容易滋生大量細菌，從而給人們身體健康帶來不利影響。所以，在建筑行業中無機材質保溫材料的應用受到限制，為增強外墻保溫性能，多在墻體外增加保溫層。有機外墻保溫材料本身防火性能差，如果出現火災，火勢會迅速蔓延，實際燃燒中不僅會釋放大量熱量，也會產生有毒有害氣體，從而給人體帶來危害。并且該材質在實際應用過程中，如果出現明火或者高溫情況很容易點燃，火災發生率顯著提高。加之我國消防供水、救火設施有待完善，僅利用滅火器無法對整個火勢有效控制，撲救難度大，容易造成嚴重的經濟損失和人員傷亡。

此外，如果建筑物墻體表面未應用不燃材質，內部保溫材料會受高溫條件影響而導致保溫層整體脫落，且保溫材料會被點燃，從而引起火災。所以說，對外墻保溫材料進行防火處理是非常必要的。

3 外墻保溫節能的分類

3.1 熱塑性節能保溫材料

熱塑性節能保溫材料主要指達到一定溫度具備可塑性，冷卻后形成固化效果的保溫材料。如今國內使用的熱塑性墻體保溫材料基本普遍處于B1燃燒等級，一些特殊類型的保溫材料達到B2即可投入施工使用。隨著實際施工環境條件的變化，熱塑性墻體保溫材料的防火等級也存在差異，尤其是涂抹砂漿施工工序完成后，外墻保溫材料可升至燃燒等級A級。這類情形材料具有較嚴格的溫度要求，應避免超過80℃門限值，以免因高溫導致保溫材料燃燒。聚苯乙烯泡沫塑料是一類建筑外墻施工應用范圍較廣的熱塑性保溫材料，其主要通過將苯乙烯聚合加工形成，具有輕質量、高硬度、耐高溫等優勢，熱導系數為0.04W（m·K）。隨著材料研發技術的提高，國內熱塑性墻體保溫材料的性能也提升迅速，XPS型板材遇熱軟化門限溫度值可達到110℃，相較于聚苯乙烯板材料更具阻燃優勢。

3.2 無機防火保溫板

此種保溫板通過無機材料制作而成，它的特性是不易燃、節能、隔音強等。由珍珠巖保溫板、發泡玻璃保溫板、泡沫混凝土保溫板等組成。其生產過程具有典型的節能特征，有助于保護環境，而且運輸材料、儲存時的安全性較高。它的主要原料是粉塵灰和水泥，具備不燃的特性，這也意味著無機防火保溫板能夠在保證保溫效果的基礎上，滿足建筑物的防火需要。

3.3 無機節能保溫材料

無機節能保溫材料是為了達到設計的保溫隔熱效果，將玻璃、石塊等無機材料經過一系列加工處理形成的保溫材料。無機保溫材料在經過良好的磨面砂漿處理后，可實現較好的隔熱保溫效果。當前應用于建筑外墻節能保溫的無機材料，主要有?；⒅楸厣皾{、膨脹珍珠巖和巖棉等。?；⒅楸厣皾{是將膨脹玻璃微珠加工處理后形成的，具有較好的隔熱保溫節能效果。

由于材料中摻入了膠凝添加劑和抗裂添加劑，因此還兼具較好的抗老化性能和防火性能。膨脹珍珠巖的特點是熱導系數低，可應用于各類復雜地理環境及惡劣的氣候環境。巖棉無機材料除具有較低的熱導系數，還兼具較好的耐酸堿腐蝕性和阻燃效果。同時由于巖棉自身材質柔軟，也便于保溫施工的操作。

3.4 巖棉板

巖棉材料自身的性能出眾，早期主要用于外墻的保溫層建設。巖棉材料主要由輝綠巖和玄武巖構成，加工制作過程中可以根據制作性能、指標的不同而額外添加其他材料，并給予加壓強吹后創造纖維狀態。隨著生產工藝的不斷進步，巖棉材料近年來呈現出了多樣化的發展趨勢，能夠滿足不同的建設需求。需要注意的是，巖棉材料對于酸度系數有著較高的要求，若巖棉材料自身的酸度系數較低，則其機械強度無法滿足實際應用需求，且較低的酸度系數會在材料老化之后進一步影響到材料的強度。

3.5 泡沫玻璃

泡沫玻璃是常見的建筑外墻無機保溫材料，其是一種多孔玻璃材料，但因其成本較高，所以常被應用于工業保溫隔熱工程中。具體而言，工作人員在制作泡沫玻璃的時候會用到非金屬礦、廢玻璃、粉煤灰等原料，并在這些原料中加入一些改性劑、穩泡劑、助溶劑等，然后通過粉碎、混合制作成配合料。之后，工作人員會將混合料放入模具中進行加熱。最后，可形成一種內部具有較為均勻的氣泡的多孔玻璃材料。

泡沫玻璃最早出現于20世紀40年代的法國，主要原料為玻璃，發泡劑為碳酸鈣，一開始制作泡沫玻璃時，相關工作人員使用了耐火模具進行加熱發泡，最終制作出了輕石狀材料。泡沫玻璃的特點在于生產成本較高，所以常被應用于工業保溫隔熱工程中，很少被應用于高層民用建筑外墻建設中。所以，降低成本、提高其成品率成為了相關學者、專家需要解決的問題，如此，才可使泡沫玻璃被廣泛應用于高層民用建筑外墻中，才可將其效用最大限度地發揮出來。

4 外墻保溫材料的火災危害

第一，由于外墻保溫材料自身就具有一定的燃燒性能，在外墻保溫材料與外界熱源接觸后，熱量不易散發導致溫度迅速上升，溫度較高就會引發有機保溫材料出現分解反應或者降解反應，隨后會排出大量的可燃燒氣體，與空氣中的氧氣混合后就會引起燃燒。除此之外，保溫材料的燃燒屬于不完全燃燒，會產生大量的有毒氣體，這對于人體的健康危害是非常重大的。

第二，外墻保溫材料大多都是粘貼在建筑外墻上的，一旦發生火災，火勢就會迅速蔓延導致建筑物整體起火。

第三，目前我國雖然對外墻保溫材料的防火設計提出了一定要求，但是沒有明確在發生火災時應該用怎樣的方式來避免火勢再次蔓延，而外墻保溫材料受高溫的影響，整個表面會出現脫落的現象，就會導致墻體保溫材料中的有毒氣體散播出去，逃生人員一旦吸入就會對身體健康造成一定的危害。

與此同時，有機保溫材料在出現熱熔縮變形等現象的過程中，也會導致面磚發生掉落，這也會對逃生者以及救助人員的生命安全造成一定的威脅。

第四，建筑室內的自動消防設施不能覆蓋到外墻。特別是高層建筑外墻的保溫材料著火后，由于建筑高度過高，現有消防裝備難以滿足外部滅火救援的條件，所以消防救援難度大。

5 高層建筑外墻保溫系統防火措施

5.1 加強源頭監督

根據《建筑工程消防監督管理規定》，我國已經將外墻保溫材料納入到消防設計審查、驗收工作中，對建筑外墻保溫材料源頭檢查的不足問題給予了必要關注。在對外墻保溫材料進行審核、驗收和檢驗期間，建設部門、監理部門和消防部門需要做好各個環節的監督工作。同時，也要關注外墻保溫材料的消防安全隱患，結合實際情況組織工作人員展開消防安全整治工作，這樣才能杜絕違法行為的發生，避免違法活動的出現。不僅如此，施工單位也要構建完善的消防安全責任制度，對現場施工情況詳細監督，對消防救援準備工作積極引導，使消防水源、消防設施更完善。

5.2 保溫材料選擇

實際過程中，可以采用箱體材料保溫、復合夾心保溫材料或者A級保溫材料等等，通過建筑外墻保溫材料自身的防火性能。箱體保溫材料的防火關鍵就是其外殼結構，通過石膏板、輕質水泥墻共同構成，以此實現對保溫材料的防火保護，保溫材料則處于外殼的保護之中，以此實現其防火性能的全面提升；復合夾心保溫材料上下層為水泥漿，保溫材料位于水泥漿中心，主要是酚醛板不易燃，具有低溫防火、耐高溫不變形的基本優點；A級保溫材料主要就是巖棉防火板或者防火條、礦棉、玻璃絲綿等，其本身屬于不燃性材料，并且保溫效果也相對較好，但是其成本相對較高，工藝也較為復雜。

5.3 合理選擇供水方式

供水渠道的暢通與否關系到滅火戰斗的成敗。若現場火勢不大，應立即使用室內消火栓、輕便水龍進行滅火，并向消防控制室偵查人員確認消防水泵是否已經啟動。當水泵出現無法啟動或故障等情況時，指揮員應迅速決定使用水泵接合器向樓內供水，但必須提前明確供水區域與水泵接合器的對應關系。當消防泵、水泵接合器等固定消防設施都不能正常使用或不能滿足滅火用水需求時，還可酌情采用手抬機動泵供水。

5.4 使用先進施工技術

建筑外墻施工方法主要包括防火隔離帶法和防火保護層法。防火隔離帶法主要是利用不燃、無法燃燒的材料，在水平、豎直方向的建筑層之間增加防火隔斷，且要求材料間不能留任何空隙。

當火災發生時，該方法能夠避免火勢向窗外延伸。防火保護層和防火隔離帶的方法是不同的，防火保護層主要覆蓋于可燃材料的表面，能夠避免火災的蔓延。經過實踐分析，發現在火災發生的時候，為增強內部的保溫材料保護能力，也需綜合考量保護層的厚度和質量，通常防火保護層厚度要達到3mm以上。

5.5 選擇節能材料

保溫材料的節能性與外墻保溫效果密切相關。工作人員需要根據實際情況來選擇合適的材料。另外，工作人員不僅需要保證所選擇的材料符合相關標準，還需要保證材料的兼容性。外墻保溫材料包括苯板、聚苯板、聚苯顆粒等。其中，苯板和聚苯板的抗裂性較好。在不同種類的加強網中，玻璃纖維網格布的抗裂性和耐堿性最好，它能夠起到增強保溫結構的抗拉性能、抗裂性能等作用。黏結砂漿一般分為單組分砂漿、雙組分砂漿兩類。其中，雙組分砂漿需要在施工現場摻入水泥后使用，而水泥的摻入量往往難以掌控，使得施工更加復雜化。相比之下，單組分砂漿使用更加方便，在使用前，加水攪拌后即可使用。使用單組分砂漿，能夠最大限度地避免砂漿材料不合格等問題的出現。傳統的水泥砂漿在遇到溫差時，更容易開裂脫落，存在一定的安全隱患。因此，工作人員需要在砂漿中添加適量的纖維和鋼絲，從而提高抗裂性能。

5.6 施工前的控制和監督

高層建筑保溫節能，要關注施工的質量、材料的質量、施工工序和方法。

在制定高層建筑外墻保溫節能的施工方案時，難免會遇到設計方案與實際情況不匹配、建筑方案不標準以及針對性差等情況。具體表現為在施工過程中施工的處理不夠規范、建材的復驗過程不夠具體、檢測方案沒有原則性等情況。這就要求在施工前加強對施工方案設計的控制與監督，確保施工方案具有可行性。

6 結束語

綜上所述，建筑外墻保溫材料隨著時代的發展而變化，節能環保是當前社會的主旋律，所以建筑行業響應號召研發出了具有環保性能的外墻保溫材料。但在選購這些材料的時候，需要考慮到多方面的因素，比如:溫度環境、導熱系數、穩定性、機械強度、產品品牌、重量、防火防水性能等。只有這樣，才可以使外墻保溫材料發揮出效用，才可為高層民用建筑具有較高質量、較強保溫性能，為建筑行業的發展奠定良好的基礎。但就目前的保溫材料而言，還存在一些問題，所以相關工作人員仍需基于當前保溫材料中的問題進行探究、實踐，直至研發出更佳的外墻保溫材料。此外，相關工作人員還需樹立起創新意識，為中國夢的實現而努力工作。