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我國(guó)外墻外保溫防火安全體系的研究方向

來(lái)源:上海精洽科貿(mào)有限公司教授級(jí)高級(jí)工程師作者:楊宗焜 2010-06-18 閱讀:2286
  

摘 要

  本文重點(diǎn)闡述我國(guó)當(dāng)前外墻外保溫防火安全體系的正確研究方向,應(yīng)當(dāng)將建筑科學(xué)中的防火構(gòu)造研究同材料科學(xué)中有機(jī)保溫材料接近火災(zāi)條件下燃燒性能的研究有機(jī)結(jié)合起來(lái);同我國(guó)公安部根據(jù)消防科學(xué)研究和已頒布的有機(jī)保溫材料必須達(dá)到消防法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)研究結(jié)合起來(lái);同環(huán)??茖W(xué)中要求有機(jī)保溫材料按環(huán)保法要求、朝無(wú)鹵化低煙、低毒方向研究有機(jī)結(jié)合起來(lái)。我們認(rèn)為將上述四大學(xué)科結(jié)合起來(lái),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(xué)科的研究,均具有相對(duì)局限性、片面性。

  關(guān)鍵詞

  燃燒性能 耐火極限 耐火等級(jí) 防火等級(jí) 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

  一、當(dāng)前我國(guó)外墻外保溫防火安全體系研究方向上的誤區(qū)及其研究結(jié)論上存在某些片面性、局限性。

  1、 系統(tǒng)防火安全性應(yīng)為外墻外保溫技術(shù)的重要條件;

  2、 系統(tǒng)整體構(gòu)造的防火性能是外保溫防火安全的關(guān)鍵;

 ?。场?nbsp;無(wú)空腔、防火隔斷和防火保護(hù)面層是系統(tǒng)構(gòu)造防火的三個(gè)關(guān)鍵要素;

 ?。?、 大尺寸窗口火試驗(yàn)和錐型量熱計(jì)試驗(yàn)是外墻外保溫防火試驗(yàn)研究的重要方法;

  5、 對(duì)外保溫系統(tǒng)進(jìn)行防火等級(jí)的劃分及規(guī)定適用建筑高度是提高防火安全性的有效途徑。

  這5個(gè)研究結(jié)論,不僅是填補(bǔ)了我國(guó)外墻外保溫體系防火安全研究領(lǐng)域中的一項(xiàng)空白,而且對(duì)我國(guó)當(dāng)前外墻外保溫工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值及實(shí)際意義。

  但此5個(gè)研究結(jié)論是在3個(gè)前提條件下通過(guò)試驗(yàn)得出的。這3個(gè)前提條件是:①在外墻外保溫系統(tǒng)整體防火構(gòu)造(保護(hù)層、無(wú)空腔、防火隔斷)確定的前提下;②選用接近火災(zāi)真實(shí)情況的大比例試驗(yàn)方法前提下;③在對(duì)有機(jī)保溫材料沒(méi)有進(jìn)行燃燒性能系統(tǒng)研究并加以分級(jí)測(cè)定的前提下進(jìn)行的。由于這5項(xiàng)研究結(jié)論缺少對(duì)有機(jī)保溫材料(EPS、XPS、PU)燃燒性能系統(tǒng)研究數(shù)據(jù)和分級(jí)數(shù)據(jù),因而造成了此項(xiàng)研究成果結(jié)論的某些片面性、局限性,并造成我國(guó)外墻外保溫體系防火安全研究的一個(gè)誤區(qū):認(rèn)為當(dāng)前外墻外保溫體系防火安全性研究的關(guān)鍵性問(wèn)題是系統(tǒng)整體防火構(gòu)造是否合理,而不是有機(jī)保溫材料燃燒性能;認(rèn)為外保溫系統(tǒng)整體防火能力提升,主要是依靠外保溫系統(tǒng)整體防火構(gòu)造,而不是靠有機(jī)保溫材料燃燒性能的提升;認(rèn)為單純的提高有機(jī)保溫材料的阻燃性是一把雙刃劍,它不僅帶來(lái)工藝材料成本的提高,同時(shí)阻燃劑在燃燒過(guò)程中帶來(lái)煙毒性,對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成更大威脅,即使把有機(jī)保溫材料提升到難燃級(jí)別,在火災(zāi)發(fā)生時(shí),同樣會(huì)劇烈燃燒。因而有機(jī)保溫材料不能提升也不能代表整個(gè)外墻外保溫體系防火安全性。

  由于這種片面的理論觀點(diǎn)影響下,原來(lái)規(guī)定用在墻體上需要一定阻燃級(jí)別產(chǎn)品,現(xiàn)在可以降低阻燃級(jí)別,甚至可以不要阻燃。國(guó)內(nèi)最明顯的例子就是XPS制品,不要阻燃就可以大規(guī)模用于外墻保溫,造成了我國(guó)當(dāng)前建筑節(jié)能保溫市場(chǎng)產(chǎn)品混亂,價(jià)格混亂,甚至對(duì)我國(guó)建筑領(lǐng)域中已頒布的一系列對(duì)有機(jī)保溫材料防火阻燃強(qiáng)制性的消防法規(guī)不僅不去遵守,反而出現(xiàn)要求修改、降低標(biāo)準(zhǔn)的呼聲越來(lái)越大。

  二、當(dāng)前我國(guó)外墻外保溫防火安全體系的研究,其關(guān)鍵性問(wèn)題不僅是整體防火構(gòu)造的研究,更重要的是要開(kāi)展有機(jī)保溫材料在接近火災(zāi)條件下燃燒性能研究。

  目前,國(guó)內(nèi)對(duì)有機(jī)保溫材料燃燒性能的研究,尙處在初級(jí)階段,對(duì)有機(jī)保溫材料的要求也僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模測(cè)定下的氧指數(shù)和可燃性試驗(yàn)(水平、垂直)指標(biāo),因而無(wú)法全面地評(píng)價(jià)有機(jī)保溫材料(EPS、XPS、PU)燃燒性能。這種實(shí)驗(yàn)室的小規(guī)模測(cè)定,可從各種不同條件、各種不同角度制定各種不同測(cè)試方法,測(cè)出有機(jī)保溫材料各種燃燒性能參數(shù):點(diǎn)燃性、火災(zāi)蔓延性、可燃性、能量釋放性、燃燒產(chǎn)物煙、毒性等。如果人們用這些特性參數(shù),來(lái)預(yù)測(cè)有機(jī)保溫材料在真實(shí)火災(zāi)中特性,不僅具有一定距離,而且會(huì)出現(xiàn)低估或錯(cuò)估了有機(jī)保溫材料在實(shí)際使用過(guò)程中造成火災(zāi)的危險(xiǎn)性。最明顯的例子是PVC塑料,由于含氯量高達(dá)56%,氧指數(shù)可達(dá)42.5%,屬難燃材料,但在真實(shí)建筑火災(zāi)中,受高溫、高熱輻射作用時(shí),不僅劇烈燃燒,并進(jìn)一步會(huì)釋放大量的熱和有毒Hcl氣體,增大火災(zāi)程度和火災(zāi)危害,在國(guó)內(nèi)已被PVC引發(fā)火災(zāi)的大量案例所證實(shí)。同樣在目前國(guó)內(nèi),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(shù)達(dá)到30%,屬難燃材料,但在實(shí)際使用中,由電焊作業(yè)引發(fā)EPS保溫層燃燒的事故頻頻發(fā)生。由于XPS導(dǎo)熱系數(shù)好,閉孔結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度好,所以,目前國(guó)內(nèi)在外墻外保溫工程中,正在大規(guī)模推廣,并取代隔熱性差的EPS材料。從國(guó)內(nèi)質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)報(bào)告看,XPS氧指數(shù)只有24.8%,易著火,但卻能通過(guò)GB8625-2005中型比例燃燒豎爐試驗(yàn)及GB/T 20284-2006SBI級(jí)試驗(yàn),達(dá)到難燃級(jí)防火性能。按舊的GB8624-1997分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),獲得難燃B1級(jí)。按新的GB82624-2006分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)獲得難燃C級(jí),取得C-S2do級(jí)燃燒性能等級(jí)標(biāo)識(shí)。但實(shí)際使用過(guò)程中,同EPS一樣,由于氧指數(shù)低,不阻燃,引發(fā)火災(zāi)事故,XPS比EPS更頻繁。對(duì)燃燒性能較好的PU泡沫,在實(shí)際使用過(guò)程中,雖然氧指數(shù)達(dá)到26%甚至更高,火災(zāi)事故照樣發(fā)生。

  從上述分析可看出,目前國(guó)內(nèi)外從不同角度、不同規(guī)定出發(fā),凡屬中、小試驗(yàn)所得出有機(jī)保溫材料燃燒特性參數(shù),用來(lái)預(yù)測(cè)有機(jī)保溫材料在真實(shí)火災(zāi)中燃燒特性往往具有一定距離。這是由于測(cè)定這些有機(jī)保溫材料燃燒特性參數(shù)時(shí),所規(guī)定的試驗(yàn)條件與真實(shí)火災(zāi)的環(huán)境條件相差甚遠(yuǎn)。因此,所測(cè)得的有機(jī)保溫材料燃燒特性與其真實(shí)火災(zāi)中燃燒特性,無(wú)法從材料燃燒特性中正確預(yù)測(cè)其真實(shí)火災(zāi)燃燒特性。由于真實(shí)火災(zāi)條件及真實(shí)火災(zāi)的發(fā)展具有很大不確定性,因而真實(shí)火災(zāi)試驗(yàn)無(wú)法也很難去重復(fù)。要獲得有機(jī)保溫材料在真實(shí)火災(zāi)中燃燒特性參數(shù),中小規(guī)模試驗(yàn)是無(wú)法獲取的,只有從接近真實(shí)火災(zāi)大型試驗(yàn)中獲取。從已取得薄沫灰防火構(gòu)造EPS外墻外保溫體系試驗(yàn)成果充分說(shuō)明了這一點(diǎn)。

  當(dāng)外墻外保溫EPS體系確定采用薄沫灰防火構(gòu)造方式,如采用中比例試驗(yàn)(SBI試驗(yàn)燃燒豎爐試驗(yàn))可取得EPS薄沫灰復(fù)合結(jié)構(gòu)材料燃燒性能,難燃、接近不燃級(jí)燃燒性能數(shù)據(jù)。如采用接近真實(shí)火災(zāi)條件大型試驗(yàn)(墻角火試驗(yàn)、窗口火試驗(yàn)),外墻外保溫體系中EPS薄沫灰復(fù)合結(jié)構(gòu)材料發(fā)生轟燃,說(shuō)明在真實(shí)火災(zāi)中,EPS薄沫灰復(fù)合結(jié)構(gòu)材料從難燃級(jí)變成了易燃級(jí)材料,這就是薄沫灰EPS復(fù)合結(jié)構(gòu)材料在真實(shí)火災(zāi)中燃燒性能。因此,我們認(rèn)為,在外墻外保溫體系整體防火安全性關(guān)鍵,是在整體防火構(gòu)造確定前提下,在外墻外保溫體系測(cè)試方法確定為大型試驗(yàn)前提下,有機(jī)保溫復(fù)合結(jié)構(gòu)材料燃燒性能好壞是決定外墻外保溫系統(tǒng)整體防火安全性的關(guān)鍵。因而我國(guó)外墻外保溫體系整體防火安全性研究重點(diǎn),應(yīng)當(dāng)在外墻外保溫體系整體防火構(gòu)造研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步大力開(kāi)展外墻外保溫有機(jī)保溫(EPS、XPS、PU)復(fù)合結(jié)構(gòu)體系在接近火災(zāi)條件下燃燒性能研究。小比例錐型熱計(jì)試驗(yàn)可用來(lái)研究外墻外保溫體系中有機(jī)保溫材料在接近火災(zāi)條件下燃燒特性,這是目前在試驗(yàn)室研究外墻外保溫體系防火安全最有價(jià)值、最為科學(xué)的重要試驗(yàn)方法。

  三、防火構(gòu)造的研究是替代不了材料燃燒性能的研究。當(dāng)前我國(guó)外墻外保溫體系防火安全性正確研究方向應(yīng)當(dāng)將建筑科學(xué)中防火構(gòu)造研究同材料科學(xué)研究進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,任何偏離兩大學(xué)科的研究,均具有相對(duì)局限性和片面性。
我們認(rèn)為,從建筑科學(xué)中采用防火構(gòu)造辦法解決了外墻外保溫體系整體防火安全性問(wèn)題,在建筑上具有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義,但此項(xiàng)研究結(jié)論不能替代引發(fā)外墻外保溫復(fù)合結(jié)構(gòu)體系中占到80%以上體積的有機(jī)保溫材料(EPS、XPS、PU)防火安全性的全部研究。采用防火構(gòu)造辦法,在易燃有機(jī)保溫層加上不燃保護(hù)層,解決了有機(jī)保溫材料燃燒性能中易燃被 點(diǎn)燃從而引發(fā)火災(zāi)事故的缺陷。在外墻外保溫系統(tǒng)中采用防火隔離、無(wú)空腔等做法,解決了有機(jī)保溫材料燃燒特性中火焰易被傳播、易擴(kuò)散的缺陷,從而避免了由易燃有機(jī)保溫材料引發(fā)火焰擴(kuò)散、傳播所引發(fā)的火災(zāi)事故。但防火構(gòu)造的研究解決不了有機(jī)保溫材料復(fù)合在墻體結(jié)構(gòu)上的耐溫性、耐燃性研究,解決不了有機(jī)保溫材料釋放火災(zāi)中頭號(hào)殺手煙毒氣的研究,解決不了熱塑性有機(jī)保溫材料EPS、XPS在燃燒過(guò)程中自身產(chǎn)生熔融、滴落等等問(wèn)題。這些有機(jī)保溫材料自身特有的燃燒性能,是造成外墻外保溫系統(tǒng)中整體防火安全性差的主要根源。只有從高分子材料科學(xué)上通過(guò)引入難燃結(jié)構(gòu)對(duì)易燃有機(jī)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性研究,從分子結(jié)構(gòu)本質(zhì)上提升其防火性能。

  20多年P(guān)U應(yīng)用實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)告訴我們,按照目前傳統(tǒng)的運(yùn)用添加高效阻燃劑阻燃化技術(shù),來(lái)攻關(guān)解決PU泡沫塑料的防火阻燃問(wèn)題,以達(dá)到我國(guó)頒布的一系列PU防火安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),這似乎是不可能的。經(jīng)過(guò)20多年攻關(guān)研究,已找到使原易燃的PU泡沫達(dá)到氧指數(shù)高、火焰?zhèn)鞑バ孕。瑹熿F小、毒性小、耐燃性好,火焰貫穿強(qiáng)的難燃化技術(shù)路線(xiàn)。核心技術(shù)是采用化學(xué)結(jié)構(gòu)改性技術(shù),選用目前國(guó)際先進(jìn)的無(wú)鹵化、結(jié)碳膨脹性阻燃化技術(shù)路線(xiàn)。

  其主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)為:

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