关于建筑外墙外保温系统与建筑防火问题之探讨

面临防火问题如何选择外保温体系随着我国节能减排政策的不断完善以及节能标准的不断提高，建筑节能已经成为建筑工程中一个重要的组成部分，而作为建筑节能措施中最重要的组成部分，外墙外保温系统得到了日益广泛的应用。但近年来，随着济南奥体中心、北京央视新址附属文化中心、上海胶州教师公寓、沈阳皇朝万鑫大厦等相继发生建筑外保温材料火灾，造成严重人员伤亡和财产损失，产生了很大的社会影响。国家相关部门也出台了一些政策力求避免更大的损失，如公安部和住房和城乡建设部于2009年9月25日下发的民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定的通知(公通字200946号)，以及公安部于2011年3月14日下发的关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知(公消201165号)。特别是“65号文”中“在新标准发布前，从严执行46号文第二条规定，民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料”的规定，改变了目前建筑节能保温市场的主流做法，建筑外墙外保温系统的防火性被推到风口浪尖，众口纷纭、莫衷一是。在新的形式及要求下，我们究竟该如何选择外保温体系呢？一、保温材料A级不等于其可以用于外墙外保温体系目前市场上能达到A级燃烧性能的保温材料主要有：岩棉、玻化微珠保温砂浆、加气砼、泡沫玻璃、发泡水泥（酚醛泡沫和胶粉聚苯颗粒保温浆料应为B1级）。达到A级要求的保温材料并不少，但外墙外保温系统除了满足防火安全要求以外，还应满足外墙外保温系统的其它性能要求，如：保温节能性、耐久性、抗开裂、防水性等综合性能。以下几种材料应注意：1、保温砌块，其主要用于非承重的填充墙构造，典型代表为目前建筑中常用的加气砼砌块，但其自身的保温性能不足以满足目前的节能要求（满足要求时太厚），而且混凝土如梁、柱等热桥部位，其节能性不符合节能要求，仍需要特别处理；2、发泡水泥：其燃烧性能符合A级要求，但由于一般采用现场发泡，其容重难以准确控制，因而其保温性能不稳定；现场涂抹施工，厚度不易控制，不易保证其节能性；发泡水泥吸水率非常高，出现渗漏后的影响其耐久性及保温性；由于发泡水泥缺乏柔韧性，无法适放基层的形变且处身收缩大，易导致面层开裂。发泡水泥的导热系数0.08w/m.k以上，已经不符合北方地区的节能要求。综合以上原因，发泡水泥不适合用于外墙外保温体系。3、泡沫玻璃具有较高的闭孔率，极低的吸水性、良好的耐久性，优异的防火性能，其导热系数一般在0.060w/m.k以内。但由于泡沫玻璃脆无弹性，无法释放基层形变产生的应力，且暴露于外界环境时，保温体系膨胀变形应力主要集中于板缝处，容易出现因应力集中出现的板缝开裂现象。因此，泡沫玻璃不适合采用薄抹灰工艺在北方地区大面积应用。市场上的A级材料虽然多，但并不等于所有的A级材料都能符合外保温体系的要求。外墙外保温体系应考虑其综合性能，如粘结剂与保温材料、墙体的粘结是否牢固，否则就会出现脱落的问题；如保温体系能否满足基层变形应力以及温湿应力的释放，各层材料的柔韧性是否匹配，否则就会产生开裂、渗漏的问题；最终影响到外保温体系的节能性、耐久性。二、符合外保温要求的A级材料不能满足市场的需求从目前来看，既能达到“65号文”中的A级防火要求，又能符合外墙外保温体系要求的成熟应用的保温材料只有岩棉和玻化微珠保温砂浆，但这两种材料的大面积推广应用又存在一定的制约因素，主要体现在以下几个方面：1、岩棉：在国外，岩棉板在建筑保温的应用有几十年的历史，也是A级保温材料应用最多最成熟的保温系统。但受国内岩棉生产实际情况的影响，其大面积用于外墙外保温系统中还存在很大的制约因素，主要体现在以下几个方面：1）产能不足：用于外墙外保温系统的岩棉采用新型摆锤法工艺，目前国内仅有4家企业具备这样的能力，其产能不足10万吨，合计能满足市场供应量不足1000万平方米的外保温面积，而山东省每年的开发面积超过一亿多平方米，远满足不了国内的供应。新岩棉生产线建设周期一般至少需要两年以上的时间，所以短期内能用于外保温用岩棉板的供应紧张局面仍得不到缓解。2）施工管理、技术标准要求高：由于岩棉板的强度远低于聚苯板的强度，常用TR7.5等级的岩棉强度约为苯板强度的十三分之一。过低的强度、潮湿状态下的稳定性差等问题决定了岩棉外墙保温系统无论在构造设计上还是在施工节点的处理都有与聚苯板薄抹灰系统有明显区别，需要综合采用多种安全措施弥补岩棉板自身的不足。此外，岩棉外墙外保温在国内应用才刚开始，相关的经验还很少，盲目大面积施工，不利于外墙外保温市场的稳步发展。3）其应用受外饰面材料的制约：由于岩棉板的自身强度低和较高的透气性，岩棉外墙外保温体系不能采用瓷砖饰面，制约了建筑物饰面材料的选择。而且其最理想的饰面材料为透汽性好的外保温配套质感涂料类产品。近期，由于岩棉的供应紧张导致其价格上涨。因此，选用岩棉板保温系统需要充分估计项目工期和投资预算。同时选择优秀的具备技术实力的系统供应商也是非常关键的考虑因素。2、无机类保温砂浆：由膨胀玻化微珠为主要保温骨料复合水泥、可再分散乳胶粉、抗裂纤维、各种助剂等形成的无机类保温浆料。其燃烧性能符合A级保温材料的要求。玻化微珠保温砂浆的导热系数一般在0.070.12 w/m.k范围内，与有机高效的保温材料相比具有较大差距。在北方地区实现节能65%的设计要求时，其厚度会超过100mm，这显然是不适合在北方地区大面积应用的。较低的保温性能，再加上无机保温浆料所存在的固有的吸水率高、保温性能不易控制等缺陷，很多地区出台政策（如山东省）禁止其单独用于外墙，因而其在北方地区的应用量越来越少，目前主要应用于复合保温体系以及不采暖楼梯间以及分户墙的保温。根据夏热冬冷地区和炎热地区的节能设计要求，在南方地区应用比较适合。一般30-50mm即可满足现行阶段A级防火与保温的双重要求。但对无机保温砂浆的吸水率的控制也非常必要。不做憎水处理的无机保温砂浆后期容易出现因反复干湿交替导致的干缩裂缝。吸水率高在冬季低温季节也容易出现冻融的破坏，使保温工程出现空鼓、开裂、渗水等工程弊病。综上所述，A级保温材料的实际情况并不能满足“65号文”的要求，这也是现阶段市场较为混乱的主要原因。三、慎重应用一些新的外保温体系近年来，为迎合国家政策的要求，很多公司新推出来了不少保温材料达到A级的保温体系。如：1、现在有的厂家提出了复合A级保温材料的概念，即在EPS、XPS、PU的表面复合一层聚合物砂浆或是其它无机防火材料。首先，这些复合材料并没有真正达到不燃材料的标准（按照最新GB/T86242006版的检测标准）。其次，在保温材料表面复合上一层无机材料以后，已经没有办法进行打磨了，那么在施工时如何保证保温板之间的高度差符合要求呢？板间的高度差会导致防护面层的厚度不一致，无法均匀分散应力，很容易导致板缝部位开裂。再次，若复合材料符合A级要求，那么做完防护面层将保温材料完全包裹在无机防护面层砂浆内侧的薄抹灰外墙外保温体系，一样可以达到复合A级材料的效果。2、酚醛泡沫是目前防火性能最好的有机保温材料之一，其燃烧性能指标接近A级（但没有真正达到A级），所以有的厂家提出了改性酚醛泡沫保温板的概念，通过增加阻燃剂或复合其它材料来实现。但酚醛板自身强度很低，高容重时又易产生温度变形，特别是酚醛是酸性材料，其与碱性的聚合物水泥砂浆易产生反应影响其粘结性能，因此江苏省出台政策严禁酚醛板用于外墙保温（见）。3、还有一些厂家采用珍珠岩板以及其它无机保温板做外保温体系的保温材料，其施工工艺与薄抹外保温体系的工艺相近。其保温板的耐久性我们尚且不谈，如何保证在复杂多变的外界环境下（如：风吹、日晒、雨淋等）防护面层不出现开裂？EPS板自身就有很好的柔韧性，可以释放基层形变以及温湿应力产生的形变，从而保证防护面层不出现开裂的问题，而现在的无机板材都是刚性的材料。通过以上例证我们可以看出，外墙外保温体系的性能要求是综合的，各配套材料必须是系统的、匹配的。一个成熟的外保温体系其施工工艺必然是简单易控制的，必然是经过时间检验的。没有经过系统论证、科学研究、没有经过时间检验而盲目推出、大面积推广的新的外保温体系形式，通过实际工程来检验其是否可行，防火问题虽然避免了，但将来我们面临的问题可能会更多。四、在新形式下，我们究竟该怎么做？从前面的分析我们可以看出，真正符合“65号文”要求的成熟应用的外保温体系并不多，而且还存在很多制约因素，那么我们究竟该如何做呢？实际上我们面临的主要问题是外保温的防火问题，我们可以从探究外保温火灾发生的原因，有针对性的解决目前所面临的防火问题，是符合我们现在的国情的。1、 目前北方地区的主要外保温形式以北京地区为例，根据调查北京在实施65%节能设计标准后，北京地区主要的外保温做法的分布情况为：薄抹灰63%、现浇无网13%、现浇有网14%、其他10%。就保温材料而言，EPS占72%，XPS占25%，其他占3%。另外，根据德国外保温协会反馈的信息：德国外保温市场材料的分布是EPS占82%，岩棉占15%，其它材料占3%。可见目前EPS仍是用得较为广泛的一种保温材料，这一方面是由于它的施工经验较多，但更主要的还是它的保温性能好、技术相对成熟，经济上也可以接受。可见，无论国内国外，有机的保温材料仍是目前外保温形式的主体。政策可以引导，但也应建立在实际情况的基础上。2、 现已经发生的外墙外保温工程火灾的原因分析从工程施工的角度来看，外墙保温系统工程火灾的发生分为三个时段：1）保温材料进入施工现场码放时段发生的火灾；2）保温材料施工上墙时段发生的火灾；3）施工竣工验收后，建筑物投入使用时段发生的外墙保温火灾。据调查，在国内现有的外墙外保温出现火灾的工程案例中，8590的火灾在施工过程中发生的，已经竣工的工程不足10。火灾发生的原因：1）施工点气焊约为60、吸烟不慎约10、电器等不明原因约占30。从以上数据中我们可以看出，大部分发生在施工过程中，其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。当然，某些保温材料的燃烧性能不符合相关产品标准的要求也是原因之一，这些都导致了施工现场火灾事故多发的现状。因此，加强外保温工程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，可以有效减少或避免施工过程中的火灾事故。综上所述，当外墙外保温系统的保温材料采用不燃性材料时，外墙外保温系统几乎不存在防火安全性问题。但是在我国目前的技术条件下，大面积地推广不燃材料保温系统，不仅材料本身产量有限不够使用、保温性能差强人意，而且对应的施工技术也都很不完善，经济性上讲也会使施工成本大幅度提高。因此，在目前和今后一定时期内，从技术和成本两方面考虑，有机保温材料仍将是我国保温市场的主流产品，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，以期满足施工过程的防火安全性要求，并最终通过采取科学合理的防火构造措施来提高外保温系统的整体防火安全性等级，减少外保温系统火灾发生的频率和损失。当然，研发新型的高效保温并防火