標簽： 研究方向
淺論當前我國外墻外保溫防火安全體系的研究方向
摘 要 本文重點闡述我國當前外墻外保溫防火安全體系的正確研究方向，應當將建筑科學中 的防火構造研究同材料科學中有機保溫材料接近火災條件下燃燒性能的研究有機結合起來；同我國公安部根據消防科學研究和已頒布的有機保溫材料必須達到消防法 規標準研究結合起來；同環?？茖W中要求有機保溫材料按環保法要求、朝無鹵化低煙、低毒方向研究有機結合起來。我們認為將上述四大學科結合起來，才能把握外 墻外保溫防火安全體系研究的正確方向，任何偏離四大學科的研究，均具有相對局限性、片面性?！ ￡P鍵詞 燃燒性能 耐火極限 耐火等級 防火等級 分級標準 一、當前我國外墻外保溫防火安全體系研究方向上的誤區及其研究結論上存在某些片面性、局限性?！ 。?、系統防火安全性應為外墻外保溫技術的重要條件； ?。?、系統整體構造的防火性能是外保溫防火安全的關鍵； ?。?、無空腔、防火隔斷和防火保護面層是系統構造防火的三個關鍵要素； ?。?、大尺寸窗口火試驗和錐型量熱計試驗是外墻外保溫防火試驗研究的重要方法； ?。?、對外保溫系統進行防火等級的劃分及規定適用建筑高度是提高防火安全性的有效途徑?！ ∵@５個研究結論，不僅是填補了我國外墻外保溫體系防火安全研究領域中的一項空白，而且對我國當前外墻外保溫工程領域具有廣泛的應用價值及實際意義?！ 〉耍祩€研究結論是在３個前提條件下通過試驗得出的。這３個前提條件是：①在外 墻外保溫系統整體防火構造（保護層、無空腔、防火隔斷）確定的前提下；②選用接近火災真實情況的大比例試驗方法前提下；③在對有機保溫材料沒有進行燃燒性 能系統研究并加以分級測定的前提下進行的。由于這５項研究結論缺少對有機保溫材料（EPS、XPS、PU）燃燒性能系統研究數據和分級數據，因而造成了此 項研究成果結論的某些片面性、局限性，并造成我國外墻外保溫體系防火安全研究的一個誤區：認為當前外墻外保溫體系防火安全性研究的關鍵性問題是系統整體防 火構造是否合理，而不是有機保溫材料燃燒性能；認為外保溫系統整體防火能力提升，主要是依靠外保溫系統整體防火構造，而不是靠有機保溫材料燃燒性能的提 升；認為單純的提高有機保溫材料的阻燃性是一把雙刃劍，它不僅帶來工藝材料成本的提高，同時阻燃劑在燃燒過程中帶來煙毒性，對人民的生命財產構成更大威 脅，即使把有機保溫材料提升到難燃級別，在火災發生時，同樣會劇烈燃燒。因而有機保溫材料不能提升也不能代表整個外墻外保溫體系防火安全性?！ ∮捎谶@種片面的理論觀點影響下，原來規定用在墻體上需要一定阻燃級別產品，現在 可以降低阻燃級別，甚至可以不要阻燃。國內最明顯的例子就是XPS制品，不要阻燃就可以大規模用于外墻保溫，造成了我國當前建筑節能保溫市場產品混亂，價 格混亂，甚至對我國建筑領域中已頒布的一系列對有機保溫材料防火阻燃強制性的消防法規不僅不去遵守，反而出現要求修改、降低標準的呼聲越來越大?！ 《?、當前我國外墻外保溫防火安全體系的研究，其關鍵性問題不僅是整體防火構造的研究，更重要的是要開展有機保溫材料在接近火災條件下燃燒性能研究?！ ∧壳?，國內對有機保溫材料燃燒性能的研究，尙處在初級階段，對有機保溫材料的要 求也僅僅停留在實驗室小規模測定下的氧指數和可燃性試驗（水平、垂直）指標，因而無法全面地評價有機保溫材料（EPS、XPS、PU）燃燒性能。這種實驗 室的小規模測定，可從各種不同條件、各種不同角度制定各種不同測試方法，測出有機保溫材料各種燃燒性能參數：點燃性、火災蔓延性、可燃性、能量釋放性、燃 燒產物煙、毒性等。如果人們用這些特性參數，來預測有機保溫材料在真實火災中特性，不僅具有一定距離，而且會出現低估或錯估了有機保溫材料在實際使用過程 中造成火災的危險性。最明顯的例子是PVC塑料，由于含氯量高達56％，氧指數可達42.5%，屬難燃材料，但在真實建筑火災中，受高溫、高熱輻射作用 時，不僅劇烈燃燒，并進一步會釋放大量的熱和有毒Hcl氣體，增大火災程度和火災危害，在國內已被PVC引發火災的大量案例所證實。同樣在目前國 內，EPS泡沫正在大量用于外墻外保溫體系中。EPS泡沫燃燒性，其氧指數達到30％，屬難燃材料，但在實際使用中，由電焊作業引發EPS保溫層燃燒的事 故頻頻發生。由于XPS導熱系數好，閉孔結構抗壓強度好，所以，目前國內在外墻外保溫工程中，正在大規模推廣，并取代隔熱性差的EPS材料。從國內質量監 督檢測報告看，XPS氧指數只有24.8%，易著火，但卻能通過GB8625-2005中型比例燃燒豎爐試驗及GB／T 20284-2006SBI級試驗，達到難燃級防火性能。按舊的GB862４-1997分級標準，獲得難燃B1級。按新的GB82624-2006分級標 準獲得難燃C級，取得C－S2do級燃燒性能等級標識。但實際使用過程中，同EPS一樣，由于氧指數低，不阻燃，引發火災事故，XPS比EPS更頻繁。對 燃燒性能較好的PU泡沫，在實際使用過程中，雖然氧指數達到２６％甚至更高，火災事故照樣發生?！ 纳鲜龇治隹煽闯?，目前國內外從不同角度、不同規定出發，凡屬中、小試驗所得出 有機保溫材料燃燒特性參數，用來預測有機保溫材料在真實火災中燃燒特性往往具有一定距離。這是由于測定這些有機保溫材料燃燒特性參數時，所規定的試驗條件 與真實火災的環境條件相差甚遠。因此，所測得的有機保溫材料燃燒特性與其真實火災中燃燒特性，無法從材料燃燒特性中正確預測其真實火災燃燒特性。由于真實 火災條件及真實火災的發展具有很大不確定性，因而真實火災試驗無法也很難去重復。要獲得有機保溫材料在真實火災中燃燒特性參數，中小規模試驗是無法獲取 的，只有從接近真實火災大型試驗中獲取。從已取得薄沫灰防火構造EPS外墻外保溫體系試驗成果充分說明了這一點?！ ‘斖鈮ν獗谽PS體系確定采用薄沫灰防火構造方式，如采用中比例試驗（SBI 試驗燃燒豎爐試驗）可取得EPS薄沫灰復合結構材料燃燒性能，難燃、接近不燃級燃燒性能數據。如采用接近真實火災條件大型試驗（墻角火試驗、窗口火試 驗），外墻外保溫體系中EPS薄沫灰復合結構材料發生轟燃，說明在真實火災中，EPS薄沫灰復合結構材料從難燃級變成了易燃級材料，這就是薄沫灰EPS復 合結構材料在真實火災中燃燒性能。因此，我們認為，在外墻外保溫體系整體防火安全性關鍵，是在整體防火構造確定前提下，在外墻外保溫體系測試方法確定為大 型試驗前提下，有機保溫復合結構材料燃燒性能好壞是決定外墻外保溫系統整體防火安全性的關鍵。因而我國外墻外保溫體系整體防火安全性研究重點，應當在外墻 外保溫體系整體防火構造研究的基礎上，進一步大力開展外墻外保溫有機保溫（EPS、XPS、PU）復合結構體系在接近火災條件下燃燒性能研究。小比例錐型 熱計試驗可用來研究外墻外保溫體系中有機保溫材料在接近火災條件下燃燒特性，這是目前在試驗室研究外墻外保溫體系防火安全最有價值、最為科學的重要試驗方 法。三、防火構造的研究是替代不了材料燃燒性能的研究。當前我國外墻外保溫體系防火安全性正確研究方向應當將建筑科學中防火構造研究同材料科學研究進行有機結合，任何偏離兩大學科的研究，均具有相對局限性和片面性。我們認為，從建筑科學中采用防火構造辦法解決了外墻外保溫體系整體 防火安全性問題，在建筑上具有廣泛的現實意義，但此項研究結論不能替代引發外墻外保溫復合結構體系中占到８０％以上體積的有機保溫材料（EPS、XPS、 PU）防火安全性的全部研究。采用防火構造辦法，在易燃有機保溫層加上不燃保護層，解決了有機保溫材料燃燒性能中易燃被 點燃從而引發火災事故的缺陷。在 外墻外保溫系統中采用防火隔離、無空腔等做法，解決了有機保溫材料燃燒特性中火焰易被傳播、易擴散的缺陷，從而避免了由易燃有機保溫材料引發火焰擴散、傳 播所引發的火災事故。但防火構造的研究解決不了有機保溫材料復合在墻體結構上的耐溫性、耐燃性研究，解決不了有機保溫材料釋放火災中頭號殺手煙毒氣的研 究，解決不了熱塑性有機保溫材料EPS、XPS在燃燒過程中自身產生熔融、滴落等等問題。這些有機保溫材料自身特有的燃燒性能，是造成外墻外保溫系統中整 體防火安全性差的主要根源。只有從高分子材料科學上通過引入難燃結構對易燃有機分子結構進行改性研究，從分子結構本質上提升其防火性能?！ ?0多年PU應用實驗經驗告訴我們，按照目前傳統的運用添加高效阻燃劑阻燃化技 術，來攻關解決PU泡沫塑料的防火阻燃問題，以達到我國頒布的一系列PU防火安全國家標準，這似乎是不可能的。經過20多年攻關研究，已找到使原易燃的 PU泡沫達到氧指數高、火焰傳播性小，煙霧小、毒性小、耐燃性好，火焰貫穿強的難燃化技術路線。核心技術是采用化學結構改性技術，選用目前國際先進的無鹵 化、結碳膨脹性阻燃化技術路線?！ ∑渲饕夹g創新點為： 在PU易燃的氨基甲酸酯分子結構中，引入難燃、耐溫、低發煙、低毒性的環狀結構化合物(異氰脲酸環、啞唑烷酮、芳香族環、碳化亞二胺鍵)，或引入具有難燃結構聚合物納米顆粒。這樣一方面大大提高了泡沫阻燃性、耐溫性，同時大大地降低泡沫釋放煙霧毒性的難題?！ ]有經過化學結構改性的PU泡沫，其氧指數在17-18%，它的閃點和自燃點分別為310ｏC和415ｏ，C，在空氣中極易燃燒。在200ｏC至250ｏC，就開始逸出揮發物，釋放有毒氣體，并開始進行熱分解反應，放出大量有毒氣體及煙塵?！ 〗涍^化學結構改性的采用上述難燃化技術路線PU泡沫，溫度即使達到400ｏC時，幾乎無揮發物逸出。在高溫下，泡沫在燃燒過程中，首先在PU泡沫表面生成具有焦碳皮結構的發泡阻隔層，此阻隔層起到了大大減少泡沫燃燒過程中產生的煙霧和毒性氣體的作用。
