外保温的防火问题.ppt

谈外保温的防火问题 季广其建筑防火研究所地址 北京市北三环东路30号电话 010 64517759邮箱 cabrjgq 从技术层面看 目前可被广泛采用的具有高效保温隔热功能的保温材料仍以聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯硬泡为主 是目前及今后一定时期内的主流产品 因此 解决我国外保温防火安全问题的主要途径是构造防火 由于聚苯乙烯泡沫和聚氨酯硬泡是可燃材料 具有引发火灾的危险性 媒体所报道的外保温火灾事故影响大 外保温系统的防火安全问题应尽快加以解决 节能是我国的国策 建筑节能是大局 既不能因为防火问题影响建筑节能的大局 也不能因为建筑节能而忽视防火安全问题 建筑节能与防火安全是相辅相成的 不是对立的 二者要兼顾 缺一不可 1 外保温失火的危险性是什么 根据火灾统计 我国居住建筑火灾所占比例较高 随着广大人民群众生活条件的改善和生活质量的提高 居住建筑内的火灾荷载及致火因素也随之增加 为将火灾控制在一定的范围内 减少火灾损失 建筑设计时设置了防火分区 一般是以建筑单元户为一个防火分区 对防火分区间的建筑构件的耐火性能提出了较高的要求 目的是阻止火灾在防火分区间的蔓延 因此在我国的建筑防火设计规范中 对居住建筑单元和分户墙的耐火性能均有严格的要求 建筑整体的耐火性能是保证建筑结构在火灾时不发生较大破坏的根本 从建筑的整体结构来看 外保温系统是依附于建筑外墙的非承重构造 虽然其整体燃烧后对建筑主体外墙结构的影响问题不可简单而论 但由于建筑的外墙设计已经考虑了防火问题 按照我国目前的建筑节能标准 姑且认定外保温系统的燃烧还不足以对基层墙体产生危害 对建筑主体外墙结构的耐火性能影响不大 同时 对邻近建筑的外墙也不会造成危害 因为建筑设计时已考虑了防火间距 暂不考虑的问题 那么 当外保温系统意外失火的情况下 我们最关心的问题是什么 建筑外墙外保温的火灾危险性是火焰传播 由于外保温系统包覆于建筑的整体外墙 跨越了建筑层与层之间的防火分区 当外保温系统不具有阻止火灾蔓延的能力时 火灾条件下 导致火灾蔓延的危险性较大 因此 对外保温系统的防火要求是阻止火灾蔓延 特别是对于高层建筑 这里考虑了以下两种可能的情况 第一种情况 当建筑室内出现火灾的条件下 火焰由窗口或洞口溢出并引起外保温系统的燃烧 第二种情况 临近物体燃烧并引起外保温系统的燃烧 在这两种情况下 不应由于外保温系统的燃烧而将火焰传播到其它楼层 并通过其它楼层的窗口或洞口将火焰引入而导致其它楼层失火 因此 对外保温系统防火性能的基本要求是点火性和火焰传播性满足要求 2 外保温的防火安全现状 在工程实际中 由可燃的外墙外保温材料导致的火灾案例有多少 保温材料进入施工现场码放时段发生的火灾案例保温材料施工上墙时段发生的火灾案例外墙外保温系统投入使用时段发生的火灾案例 在国内现有外保温工程火灾中 大部分发生在施工过程中 主要原因在于施工过程中有机保温板裸放 无任何防火保护措施 施工现场的防火安全管理措施不到位 动火作业违规操作等因素造成的 保温材料的阻燃性指标不符合相关产品标准的要求也是原因之一 因此 建议加强施工现场的防火安全管理 并采取适当的具有可操作性的技术措施 减少或避免施工过程中的火灾事故 而从重要性和长期性而言 解决建筑物使用过程中火灾隐患是防火安全的核心 建筑物使用过程中一旦发生火灾 人员和财产安全和消防的救援能力将面临重大考验 建筑物的使用寿命通常在50年以上 因此 就人员与财产安全的重要性和建筑物使用的长期性而言 减少或避免建筑物使用过程中火灾的危害显得尤为重要 施工现场频发的火灾已经表明了我们所大量采用的有机保温材料引发火灾的危险性 也就更显现出关注建筑外保温使用过程防火安全的重要性 3 保温材料的现状 外保温系统的燃烧是以系统中具有足够燃烧能力的可燃物质的存在为前提的 即目前广泛采用的模塑聚苯乙烯泡沫 EPS 挤塑聚苯乙烯泡沫 XPS 聚氨酯硬泡等 3 1保温材料的燃烧性能 从材料燃烧的角度看 目前用于外保温系统的保温材料包括三大类 无机类保温材料我国的岩棉 玻璃棉 膨胀玻化微珠保温浆料等 属不燃性材料 自身不存在防火安全问题 但其它性能不能完全满足外保温的要求 目前尚不具备广泛应用的技术条件 有机无机复合保温材料以胶粉聚苯颗粒保温浆料为主 属难燃材料 火焰传播性很小 自身防火安全问题不大 有机高分子保温材料以聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯硬泡为主 属可燃材料 具有引发火灾的危险性 目前和今后一定时期内 从技术和成本两方面考虑 还无法有效地提高其阻燃性能 关于保温材料的产烟毒性 GB8624 2006 建筑材料及制品燃烧性能分级 在欧标EN13501 1的基础上增加了材料产烟毒性的附加分级 采用GB T20285 2006 材料产烟毒性危险分级 规定的试验方法试验装置中 放置试件的石英玻璃管的公称直径 为38mm试件尺寸约1cm试验所检验的是 在规定的试验温度下 材料所产生的气体是否导致实验鼠的死亡 对于保温材料 这种试验方法是否代表实际火灾的状态 热塑性材料 聚苯乙烯泡沫热固性材料 聚氨酯硬泡 酚醛泡沫EN13501 1的基本点是以材料的热释放来评定其燃烧性能等级 不同类型的材料 其放热速率和放热量是不同的 在实际火灾中只有材料燃烧或受热的条件下 才有可能产生有毒的烟气 对人体的危害性取决于火场环境中有毒的烟气扩散浓度和总量 这与材料传播火焰的性能密切相关 如果材料传播火焰的速度快 自身产生的有毒烟气才可能多 热固性材料和热塑性材料的对火反应性能是不同的 如聚氨酯 属于热固性材料 对于阻燃的聚氨酯硬泡 燃烧后产生的炭化层具有一定的阻火性 实际火灾条件下 传播火焰的速度并一定比其它材料快 当实际过火的材料不多时 即使单位质量的聚氨酯硬泡在充分产烟的试验条件下能够产生较多的有毒烟气 并不能代表实际火灾条件下所产生的有毒烟气浓度和总量就多 因为参与火反应的量并不多 试验结果是否能够代表实际火灾的状态 需要加以验证 实验鼠与人承受有毒烟气的能力是否有对应的关系 聚氨酯硬泡典型的热释放速率曲线 3 2保温材料的使用现状 就我国目前广泛采用的聚苯乙烯泡沫和聚氨酯硬泡而言 如果大幅度提高其阻燃性指标 从技术角度看尚不具备条件 对于大规模的生产还有很多技术问题需要解决 从生产成本的角度看 也不符合中国的国情 但从建筑节能的大局考虑 目前还没有可替代的材料可以选用 我们目前所面临的问题是 外保温工程所采用的聚苯乙烯泡沫和聚氨酯硬泡本身材性不能满足现有产品标准的阻燃性指标的基本要求 尤其是挤塑聚苯乙烯 XPS 保温板 这里需要特别指出的是 在GB50016 建筑设计防火规范 局部修订征求意见稿 和GB50045 高层民用建筑设计防火规范 局部修订初稿 中 为了避免外保温施工现场的火灾发生 将包括聚苯乙烯泡沫和聚氨酯硬泡在内的保温材料的燃烧性能等级要求提高到GB8624 2006的D级 我们认为这是不可取的 主要基于以下几点考虑 缺乏试验数据支持 现有产品标准中对聚苯乙烯泡沫和聚氨酯硬泡的阻燃性要求是B2级 相当于GB8624 2006的E级 而D级材料遇到施工现场的明火或电焊火花时 也不能避免火灾事故的发生 没有试验数据表明D级材料可以避免施工现场的火灾事故发生 费用太高 原有产品标准规定的B2级 E级 检验依据GB8626试验方法进行试验 试验费用不超过1000元 一般为600元 但D级材料的检验还要依据GB20284试验方法进行SBI试验 试验费用要增加8000元 而我们在工程实际中 为了保证工程质量 需要进行大量的见证检验 企业的检验成本太高 将不堪重负 这不符合中国的国情 因此 在目前的技术条件下 不宜过高地要求聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯硬质泡沫的阻燃性指标 只能强调其燃烧性能达到现有相关标准的技术要求 强化管理 采取与外保温系统的构造相对应的合理的技术手段 如考虑在可燃保温板材进入施工现场前涂刷防火界面剂等 以期满足施工过程的防火安全性要求 表1聚苯乙烯和聚氨酯硬泡材料燃烧性能技术要求 毫无疑问 研发新型具有高效保温隔热功能的防火保温材料并提高目前广泛采用的聚苯乙烯泡沫和聚氨酯硬泡保温材料的防火性能是我们的奋斗目标 但 远水解不了近渴 因此 摆在我们面前的重要工作是 如何采取有效的防火构造措施提高外保温系统的整体防火安全性等级 很显然 提高外保温系统的整体防火安全性才是我们的最终目的 4 外保温系统的防火构造分析 4 1外保温体系的防火性能要求 外保温系统是否具有防火安全性 要考虑以下两个问题 点火性 在有火源或火种的条件下 系统是否能够被点燃或引起燃烧的产生 系统自身的燃烧性能要求 传播性 当有燃烧或火灾时 系统是否具有传播火焰的能力 系统对外部火源攻击的抵抗能力或抗火性能要求 对外保温系统的防火安全性能要求具体体现在对高分子发泡材料的燃烧性能要求和对系统构造的抗火能力要求两个方面 4 2影响外保温系统防火安全性能的构造 外保温系统的防火安全性能是以可燃材料的存在为前提的 影响外保温系统防火安全性能的要素包括系统的构成材料及构造方式 外保温系统层面构造材料包括 保护层的厚度粘结或固定方式 有无空腔 防火隔断 分仓 构造 系统的构造包括 保护层 包括防护层和饰面层 防护层以抹面浆料为主 其厚度和质量稳定性 决定系统层面构造的抗火能力 饰面层以饰面涂料和面砖为主 不同的保护层材质和构造 不同的施工质量 其抗火能力是不同的 防火隔断 系统的防火隔断构造或分仓构造的存在 能够有效地阻止火焰的蔓延 防火隔断包括建筑层的防火隔离带 门窗洞口的隔火构造 系统自身的分仓构造等 空腔构造 空腔构造的存在可能为系统中保温材料的燃烧及火焰的蔓延提供充足的氧 外保温系统中贯通的空腔构造和封闭的空腔构造对系统的防火安全性能的影响程度是不同的 特别指出的是 在火灾条件下 由于系统中热塑性保温材料受火后的收缩 熔化甚至燃烧 可能导致空腔的形成或封闭空腔的贯通 对系统的阻火性产生不利的影响 4 3现有外保温系统的防火安全性分析 JGJ144 外墙外保温工程技术规程 征求意见稿 初稿中 列入的外保温系统包括 01粘贴泡沫塑料保温板外保温系统EPS XPS 聚氨酯02胶粉EPS颗粒保温浆料外保温系统胶粉聚苯颗粒03EPS板现浇混凝土外保温系统EPS04EPS钢丝网架板现浇混凝土外保温系统EPS05胶粉EPS颗粒浆料贴砌保温板外保温系统EPS 胶粉聚苯颗粒06现场喷涂硬泡聚氨酯外保温系统聚氨酯07保温装饰板外保温系统EPS XPS 聚氨酯 前期的试验结果表明 01的聚氨酯系统 02系统 05系统 06系统 试验条件下均不具有火焰传播性 防火性能相对较高 而目前应用面最广的01粘贴聚苯板 EPS XPS 薄抹灰外保温系统的防火性能相对较低 应通过采取有效的防火构造措施 提高其防火性能 03系统 04系统和07系统还需要进一步检验 4 4外保温系统的防火构造措施 对采用可燃保温材料的外保温系统 应根据不同系统的具体构造 相应采取科学适度有效的防火构造措施 改善或提高系统整体构造的防火安全等级 以期满足防火安全的要求 外保温系统的防火构造措施可以是多种多样的 对于在我国应用面最广泛的粘贴聚苯板薄抹灰外保温系统 通常要考虑的两个问题是 火灾条件下维持系统稳定性的能力和系统阻止火焰传播的能力 常见的防火构造措施 防火隔离带 水平设置在建筑的层与层之间的防火屏障 一般采用不燃或难然保温材料 系统的任何材料之间都不留空隙 具有一定的宽度 挡火梁 与防火隔离带类似 水平设置在门窗洞口的上边缘 并伸出门窗洞口竖向边缘一定的长度 采用热塑性保温材料的系统 为维持火灾条件下系统的稳定 保障系统不具有火焰传播性 可考虑使用金属固件 外保温系统防火构造措施的有效性 应以试验数据和试验结果为依据进行科学评价 这对于标准规范的制修订尤为重要 2008年4月23日 我们尝试采用粘贴聚氨酯板材复合外保温系统作为EPS薄抹灰系统的防火隔离带 并成功进行了窗口火模型试验 结果表明 粘贴聚氨酯板材复合外保温系统可用于EPS薄抹灰系统的防火隔离带并能够有效阻止火焰的传播 5 国外对外保温系统防火性能的评价要求 在欧美等外保温技术应用先进的国家标准中 都要求对外保温系统的保温材料及系统进行燃烧性能等级评价 同时对不同的外保温系统的适用建筑范围进行限定 对含有防火隔离带等构造的系统 还要求进行大尺寸模型火试验 以评价其实际使用状态下阻止火焰蔓延的能力 即系统整体构造防火性能的有效性 正因为有了严格的规定 使得外墙保温设计 开发 施工 使用者心中有数 有规可循 从而大大降低了火灾发生的危险性及其造成的损失 欧洲ETAG004 有抹面层的外墙外保温复合系统欧洲技术标准认证 的第5 2 2条规定 由于一些成员国已对保温材料自身的对火反应性能有详细的要求 对保温材料自身的对火反应性能予以明示是必要的 试验应按EN13501 1的规定进行 特定是 要标明火焰在ETICS的保温材料中传播的可能性 为了阻止这种火焰的传播 一些成员国要求采用 防火屏障 可对满足要求的产品列表 认证申请者应推荐具有阻止火焰传播能力的 防火屏障 用保温材料作为系统的组成部分 其阻火能力 可参照列表产品性能或根据大尺寸模型火试验结果而定 6 如何解决外保温的防火问题 原则 科学 务实 稳步 6 1首先解决施工现场的防火问题 强化管理 根据现有的消防条例和保温工程施工消防安全管理规定等有关法规规定 结合实际情况 提出保温工程施工消防安全技术管理措施 并认真贯彻执行 采取与外保温系统的构造相对应的合理的技术手段 如考虑在可燃保温板材进入施工现场前涂刷防火界面剂等 以期满足施工过程的防火安全性要求 6 2保温材料的燃烧性能等级不宜过高要求 在目前的技术条件下 不宜过高地要求聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯硬质泡沫的阻燃性指标 只需强调其燃烧性能达到现有相关标准的技术要求 可以考虑适当地提高聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯硬质泡沫的阻燃性指标 但要务实 建议进行以下的试验验证工作 1 现行产品标准中 对聚苯乙烯泡沫的要求是B2级 E级 采用GB8626规定的可燃性试验方法进行检验 点火时间是15s 要求20s内火焰高度不超过150mm标线 可参照GB8624 2006标准中D级材料的要求 同样采用GB8626规定的可燃性试验方法进行检验 点火时间改为30s 要求60s内火焰高度不超过150mm标线 但不再进行GB8624 2006标准中D级材料的SBI试验 聚氨酯硬泡也可照此办理 2 由于聚苯乙烯泡沫和聚氨酯硬泡都属于多孔的发泡材料 与密实材料相比 其对火反应状态具有特殊性 应考虑研究制定专门的试验方法和试验设备 对其阻燃性能进行检验和评定 6 3对标准条文的建议 建议正在修订的几个标准中 做出如下的规定 保温材料的燃烧性能等级不得低于E级 B2级 对外保温系统的燃烧性能等级可不作要求或不作强制性要求 应要求外保温系统具有阻止火焰传播的能力 防火隔离构造措施宜作为外保温系统的组成部分 这是一个导向问题 鼓励外保温生产企业对其原有的系统进行合理改进 满足防火安全要求 对于不能满足火焰传播性要求或防火安全性差的外保温系统 应根据中国的国情 适当地限制其建筑适用高度 根据现有的试验研究成果 作为验证性检验 外保温系统的火焰传播性试验评定可参照采用英国BS8414 1规定的方法进行 但不应列为外保温系统的型式检验项目 6 4尽快制定外保温系统构造防火试验方法 外保温系统的火灾危险性在于火灾状态下的火焰传播 目前国内很多单位或机构都在研究设计外保温系统的防火构造措施 但由于我国还没有相应的外保温系统防火试验与评价方法 对外保温系统