施工管理—外墙保温防火试验及建筑应用的研究（二）

　　外保温系统防火安全性问题的起因
　　外墙外保温系统是建筑外墙外侧具有保温隔热功能并具有一定装饰效果的系统，其核心功能材料是保温材料，通常占系统体积的80％以上，保温材料主要包括三大类，一类是以矿物棉和玻璃棉为主的无机保温材料，通常认定为不燃性材料；一类是以胶粉聚苯颗粒保温浆料为主的有机无机复合保温材料，通常认定为难燃性材料；另一类是以聚苯板（热塑性）和聚氨酯（热固性）和酚醛为主的有机保温材料，通常认定为可燃性材料。其他配套材料通常为不燃材料（如砂浆类、瓷砖等）和包含有少量可燃成分的材料（如涂塑玻璃纤维网格布、腻子和涂料等）。当外墙外保温系统的保温材料采用不燃性材料或难燃性材料时，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，聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯等可燃材料在建筑外墙外保温系统中的使用最为广泛，这就产生了外保温系统防火安全性的问题，而随着节能标准的逐步提高，这个问题将更加凸显。因此，随着此类可燃有机保温材料的大面积应用和使用厚度的不断增加，建筑外墙火灾或火灾的蔓延问题应引起足够的重视。
　　（1）岩棉矿棉类不燃材料的燃烧特性。岩棉、矿渣棉在常温条件下（25摄氏度左右）的导热系数通常在0.03～0.047（瓦/米。开尔文）之间，其本身属无机质硅酸盐纤维，不可燃，但在加工成制品的过程中，有时要加入有机黏结剂或添加物，这些对制品的燃烧性能会产生一定的影响。因此，岩棉、矿渣棉制品的燃烧性能取决于其中可燃性黏接剂的多少。
　　（2）胶粉聚苯颗粒的热分解与燃烧特性。胶粉聚苯颗粒保温浆料是一种有机无机复合的保温隔热材料，聚苯颗粒的体积大约在80％左右，导热系数0.06（瓦/米。开尔文）。燃烧等级为B1级，属于难燃材料。胶粉聚苯颗粒在受热时，通常包含的聚苯颗粒会软化和熔化，但不会燃烧。由于聚苯颗粒被无机料包裹，聚苯颗粒熔融后将形成封闭的空腔，此时该保温材料的导热系数会更低，传热更慢。受热过程中材料体积的变化率为零。
　　（3）聚苯乙烯的热分解与燃烧特性。聚苯乙烯泡沫材料是热塑性高分子保温隔热材料，导热系数0.041（瓦/米。开尔文）。聚苯乙烯受热时，通常会软化和熔化。聚苯板的热变形温度仅为70摄氏度～98摄氏度，差异取决于所选用的配方和后处理方法，玻璃化温度为100摄氏度。聚苯乙烯全部由炭氢元素组成，本质上极易燃烧，未经阻燃处理，氧指数仅为18％；燃烧的热释放量较大，同时生烟量也较大，受火后收缩、熔化，导致外保温系统内产生空腔，轰燃状态下燃烧剧烈，燃烧的滴落物具有引燃性。
　　（4）聚氨酯的热分解与燃烧特性。硬质泡沫聚氨酯是一种高分子热固性保温隔热材料，导热系数0.024瓦/米。开尔文，在所有外墙用有机保温材料中是最优的。聚氨酯一般在202摄氏度以下不会分解。热固性材料在受热时通常分解出易燃气体，受火后形成炭化层。聚氨酯泡沫本质上属于高度易燃材料，未做阻燃处理时氧指数仅为16.5％。用ASTMD1929测定聚氨酯泡沫的点燃温度为强制点燃温度310摄氏度，自燃温度415摄氏度。热分解和燃烧的产物主要有氰化氢、一氧化碳、异氰酸酯等，因此对聚氨酯燃烧的毒性研究比较多。
　　（5）酚醛树脂的热分解与燃烧特性。酚醛树脂泡沫材料是高效保温材料之一，导热系数0.025（瓦/米。开尔文）。该材料遇火源时不易燃烧，在400摄氏度以上时它们只灼烧或阴燃，无火焰。除去火源后可能会阴燃一段时间，发烟量很小，几乎全部成炭。但关于其燃烧毒性的研究较少，报道的数据也不完全。是目前高效有机保温材料中阻燃性能最优的一种材料。
　　建筑外保温系统的防火性能要求
　　外墙保温的火灾事例表明，外保温的火灾发生分为三个时段：保温材料进入施工现场码放时段发生的火灾；保温材料施工上墙时段发生的火灾；建筑物投入使用时段发生的火灾。建筑外保温系统是否具有防火安全性，应考虑以下两个方面的问题：第一，点火性：在有火源或火种的条件下，材料或系统是否能够被点燃或引起燃烧，系统自身的燃烧性能要求。第二，传播性：当发生燃烧或火灾时，材料或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防火性能要求。那么，聚苯乙烯和聚氨酯硬质泡沫材料的阻燃性能达到何等程度才能保证整个系统的防火安全？是否需要在现有的技术条件下大幅提高聚苯乙烯和聚氨酯硬质泡沫的阻燃性指标？过高地要求其阻燃性能是否现实、合理？