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外墙保温材料防火措施在建筑中的应用

2023-01-15 18:35:06

姚俊超

外墙保温是建筑工程的重要组成部分,可减少建筑内部热量散失,提升建筑的节能环保性。目前,建筑外墙保温材料日趋多样化,而部分材料受多因素影响引发火灾。建筑外墙保温材料火灾蔓延迅速,导致建筑立体式燃烧,并可产生大量有毒有害气体,严重危及内部人员人身及财产安全,因此需采取防火措施,以降低火灾发生率。

建筑外墙保温材料的主要作用包括装饰、节能、隔热以及保温,其主要类型如下。

第一,有机保温材料。挤塑聚苯乙烯泡沫、膨胀聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫均为有机保温材料,此类材料均为易燃材料,火灾发生风险较高。第二,无机保温材料。玻璃棉、岩棉、膨胀玻化微珠保温砂浆等均为无机保温材料,此类材料火灾发生风险较低,施工难度偏大,可产生粉尘等物质,极易造成空气污染,并可滋生细菌,严重威胁人体健康[1]。第三,复合保温材料。胶粉聚苯颗粒保温砂浆为典型的复合保温材料,此类材料不易燃,燃烧后烟气生成量及有毒气体生成量较低,无滴落物,不易熔融,可提升建筑的防火安全性。

目前,建筑外墙保温体系中,聚氨酯泡沫薄抹灰外保温系统、膨胀聚苯乙烯泡沫板薄抹灰外保温系统以及胶粉聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene,EPS)颗粒保温浆料外保温系统等应用广泛,并取得良好的效果,其中膨胀聚苯乙烯泡沫板薄抹灰外保温系统在我国节能建筑中的应用比例超过90%[2]。聚氨酯泡沫属于性能优良的保温隔热材料,其导热性能较低,保温效果与混凝土、岩棉、膨胀聚苯乙烯泡沫等近似,质量好,但易燃、易老化,燃烧后生成的烟雾量较大,具有较强的毒性,且使用年限短、承重性能不佳。因此,需结合建筑实际情况合理选用各类外墙保温材料。

建筑外墙保温材料火灾的危害性主要包括以下几方面。第一,建筑外墙保温材料发生火灾后可产生大量有毒气体,导致内部人员逃生难度增加。第二,建筑外墙保温材料受热后可产生热熔及形变,导致部分建筑网格布折断,使瓷砖脱落,对救援人员及逃生人员造成伤害。第三,发生火灾后,建筑外墙保温材料表面砂浆龟裂、脱落,导致火势迅速蔓延,火灾扑救难度显著增加。第四,外墙着火后,室内设置的各类消防设施无法有效覆盖建筑外墙,无法及时有效地控制火灾[3]。

3.1 准确评定建筑耐火等级与保温材料燃烧性能等级

开展建筑外墙保温材料防火过程中,需准确评定建筑的耐火等级及不同外墙保温材料的燃烧性能等级,以确保建筑整体的消防安全。建筑耐火等级与建筑高度、建筑规模以及建筑使用性质等相关,如建筑火灾发生风险偏高,发生火灾后可导致大量人员伤亡,引发严重的经济损失,需评估为高耐火等级。目前,我国建筑耐火等级共包括4 级,其中高层建筑及重点公共建筑耐火等级均不低于二级。

同时,在外墙保温材料防火过程中,需准确评估其燃烧性能等级。外墙保温材料燃烧性能等级评估过程中,需综合考虑可燃性、不燃性、燃烧热、发烟量及烟气毒性等,通过试验确定最终结果[5]。

在《建筑材料及制品燃烧性能分级》(GB 8624-2012)标准中,建筑外墙保温材料燃烧性能主要包括7 个等级,其中A1 级、A2 级为不燃性建筑材料,可依据建筑防火要求选择对应等级的外墙保温材料。依据现行标准要求,一至三级耐火等级的建筑物非承重外墙需选择不燃性外墙保温材料,四级耐火等级建筑物非承重墙可采用难燃性外墙保温材料,且需满足消防安全要求。高层建筑及主要公共建筑物耐火等级均高于三级,需采用不燃性外墙保温材料,有机外墙保温材料无法满足要求,因此需选择无机保温材料,提高建筑消防的安全性[6]。

3.2 合理选择外墙保温材料

目前,我国建筑外墙保温材料多为有机材料,如发泡橡胶、聚氨酯、聚苯乙烯等,此类材料的耐热性不佳,极易燃烧,燃烧后火势迅速蔓延,并产生有毒烟气。部分有机外墙保温材料燃烧后可熔缩,并形成大量燃烧滴落物,导致瓷砖脱落等问题,进而引发二次伤害及二次火灾,破坏建筑主体结构。高层建筑及公共建筑中应选用无机外墙保温材料,如玻璃棉、岩棉、膨胀玻化微珠保温浆等。玻璃棉与岩棉的价格偏高,相关技术尚不成熟,不适合大面积推广。

膨胀玻化微珠保温浆具有良好的防火性能,价格低廉,具有较高的推广应用价值。另外,也可选用复合外墙保温材料,如胶粉聚苯颗粒保温装饰板等,此类材料的防火性能优于有机外墙保温材料,但在应用前需进行质量检验,检测其内部有机材料的含量,确认检验结果符合标准后方可使用[7]。

3.3 合理设置防火构造

针对已使用可燃物质作为保温层的建筑物,需采用不燃材料竖向及水平方向分隔保温层,并在窗口、门洞、外墙转角等开口区域周边设置不燃材料用以分隔,避免火灾大面积蔓延。建筑外墙需采用水泥砂浆等不燃材料覆盖保温层,以实现对火灾的有效预防。若建筑外墙为幕墙,则需在每层楼板、隔墙与幕墙间的缝隙区域设置防火材料,以达到良好的封堵效果。若建筑采用聚苯板薄抹灰系统,则需设置挡火梁或防火隔离带等具有良好防火性能的构造物,确保建筑消防安全。目前,广泛应用的防火构造主要包括无空腔构造、防火隔断、防火保护面层等,施工人员可结合实际情况合理选择。

第一,无空腔构造。如果建筑基层墙体与有机保温板间存在空腔,会导致火势及烟气迅速蔓延,因此可采用无空腔构造。保温板施工过程中,需尽量避免采用点粘法,可采用满粘法,且避免采用“保温板+空气间层+幕墙”的构造形式。

第二,防火隔断。防火隔断即防火分仓构造或防火隔离条带构造,可有效控制火焰蔓延,避免外墙保温系统整体燃烧。在设置防火隔断的过程中,可采用玻化微珠保温浆、矿棉等不燃材料,且需在水平方向与垂直方向设置防火隔断,也可在伸缩缝、窗台等区域设置混凝土板防火条带,达到良好的防火效果。同时,施工人员需结合保温材料的燃烧性能、建筑的重要性等确定防火隔断的尺寸,使其与建筑内部的防火要求协调一致。

第三,防火保护面层。防火保护面层的主要作用是减少火灾侵袭外墙保温材料的总面积,确保建筑消防安全。常用的外墙保温防火保护面层材料为水泥砂浆,但普通水泥砂浆在发生火灾后易开裂,因此需选择耐火性能良好的防护砂浆,如岩棉、玻化微珠保温浆料等。施工人员应用防火保护面层材料前需进行试验,确保其符合防火要求后才能使用,且在使用过程中需适当增加防火保护面层材料的厚度,以提高防火效果[8]。

3.4 加强施工现场监督管理

为避免施工因素导致的外墙保温材料火灾,需加强施工现场监督管理。建筑施工单位需依据消防安全条例及保温工程施工相关规范要求制定完善的消防安全管理制度,并对施工各环节严格监督管理,以确保消防安全。具体开展施工现场监督管理过程中,需要把握以下要点。

第一,外墙保温材料进场后应远离火源,尽量避免露天存放,并在材料周边采取有效的防火措施。第二,电焊施工过程中,需利用防火毯保护周边区域,电焊等施工操作结束后方可铺设外墙保温材料。可燃外墙保温材料表面需涂抹水泥砂浆等不燃材料,预防火灾发生[9]。第三,施工人员不得在保温材料表面实施热粘结、热熔等操作,避免材引发料燃烧。第四,施工现场需配备消防水池、消防水泵以及灭火器等设施,以确保火灾得到及时有效的控制。第五,当施工现场动用明火作业时,施工管理部门需进行严格审批,安排专人负责现场管理,确认无爆炸及火灾风险后方可施工。明火施工人员应严格落实消防安全管理制度,气焊、电焊、电工均需持证上岗[10]。

3.5 制定外墙保温材料防火规范

为确保建筑外墙保温材料的消防安全,相关部门需制定完善的防火规范,要求建筑工程施工过程中重点考虑外墙保温材料的防火安全性,明确外墙保温材料的构造、燃烧性能、适用范围等要求。现阶段,我国尚无完善的外墙保温材料防火规范,相关规定仅对外墙保温材料的燃烧性能作出要求,为此需加快立法进度,借鉴发达国家经验,不断完善相关法律法规,以确保建筑外墙保温材料的消防安全,促进我国建筑行业的稳定健康发展[11]。

3.6 加强消防安全管理

建筑施工单位需提高对消防安全管理的重视程度,定期组织开展消防安全检查,及时处理施工现场外墙保温材料乱堆乱放、用电用水不规范等问题。同时,施工单位需制定完善的消防安全管理制度,明确消防安全负责人,制定外墙保温材料火灾应急处置机制,明确用电用火操作规范,并设置消防安全警示标志。另外,施工单位需定期对施工人员进行消防安全培训教育,安排专业人员讲解消防安全知识,使其充分认识外墙保温材料火灾的危害性,了解用火用电知识,有效避免外墙保温材料火灾事故。

消防部门需加强消防安全管理,定期深入施工现场进行消防安全监督检查,重点检查施工人员生活区、外墙保温材料存放区域、明火作业区以及易燃物品堆放区的消防安全情况,并检查临时用电区域是否配备防触电、防水、防火设施,检查施工现场消防设施配备与使用情况以及外墙保温材料安全网防火措施等,及时指出外墙保温材料消防安全管理中存在的问题,并要求施工单位限期整改。若施工单位消防安全管理不到位,消防安全隐患整改不到位,则需采取相应的处罚措施,以确保消防安全。

4.1 工程概况

某住宅小区总建筑面积12 万m2,可容纳约800 户住户,绿化率为40%,容积率为1.98,小区建筑为小高层、多层,户型包括跃层、错层、平层等。该小区1号楼地下1 层,地上18 层,填充墙为砌块墙,外墙保温材料为硬泡聚氨酯。该材料的主要特点是保温效果良好,重量轻,厚度小,无需采用挂件固定。

4.2 外墙保温材料燃烧性能分析

该工程使用的外墙保温材料包括硬泡聚氨酯、界面砂浆、聚合物砂浆、界面处理剂、耐碱玻纤网格布、抗裂砂浆、石英砂以及水泥砂浆,其中硬泡聚氨酯的保温隔热性能良好,重量较轻,防水性能良好,施工操作简便。该工程中采用的硬泡聚氨酯生产过程中运用阻燃技术,材料离开火源后2 s 内可自熄,表面产生碳化,无熔滴,阻燃效果良好。

经过试验测试证实,硬泡聚氨酯受热后表面可产生保护层,可以有效阻断热传导,使材料燃烧与降解速度显著降低,并可实现良好的抑烟效果。另外,该工程施工过程中采用现场喷涂硬泡聚氨酯工艺,可降低孔隙率,有助于降低火灾发生率。

4.3 建筑外墙保温材料防火措施

硬泡聚氨酯主要由聚合物砂浆保护层和现喷发泡聚氨酯组成,二者可形成无空腔的保温层结构,达到良好的保温、防水、抗裂效果。施工过程中,施工人员需优先检验基层墙体质量与平整度,确认符合标准要求后在施工现场设置保护措施,喷涂硬泡聚氨酯保温浆料。

完成上述施工操作后需验收保温层,涂抹聚合物砂浆,抹压网格布,然后验收聚合物防护层,确认质量符合标准要求后刮耐水腻子,再进行面层装饰层施工及质量验收。施工过程中,施工单位应加强施工现场消防安全管理,设置消防安全警示标识,严格审批施工现场的明火使用,规范用电管理,而且电焊施工区域应远离外墙保温材料,以避免火灾的发生。

建筑外墙保温材料燃烧后火势蔓延迅速,可产生大量有毒有害气体,扑救难度较大,对建筑内部人员生命安全构成严重威胁。因此,需准确评定建筑耐火等级及保温材料燃烧性能等级,合理选择外墙保温材料,合理设置防火构造物,提升建筑外墙保温材料防火性能,加强施工现场管理及消防安全管理,实现对火灾的有效预防。

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