本文重點(diǎn)闡述我國當(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；同我國公安部根據(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；同環(huán)?？茖W(xué)中要求有機(jī)保溫材料按環(huán)保法要求、朝無鹵化低煙、低毒方向研究有機(jī)結(jié)合起來。我們認(rèn)為將上述四大學(xué)科結(jié)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(xué)科的研究，均具有相對局限性、片面性。
關(guān)鍵詞
燃燒性能 耐火極限 耐火等級 防火等級 分級標(biāo)準(zhǔn)
一、當(dāng)前我國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。
?。?、 系統(tǒng)防火安全性應(yīng)為外墻外保溫技術(shù)的重要條件；
?。?、 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；
３、 無空腔、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；
?。础?nbsp;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；
?。?、 對外保溫系統(tǒng)進(jìn)行防火等級的劃分及規(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，而且對我國當(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在對有機(jī)保溫材料沒有進(jìn)行燃燒性 能系統(tǒng)研究并加以分級測定的前提下進(jìn)行的。由于這５項(xiàng)研究結(jié)論缺少對有機(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，它不僅帶來工藝材料成本的提高，同時(shí)阻燃劑在燃燒過程中帶來煙毒性，對人民的生命財(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，原來規(guī)定用在墻體上需要一定阻燃級別產(chǎn)品，現(xiàn)在 可以降低阻燃級別，甚至可以不要阻燃。國內(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，造成了我國當(dāng)前建筑節(jié)能保溫市場產(chǎn)品混亂，價(jià) 格混亂，甚至對我國建筑領(lǐng)域中已頒布的一系列對有機(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)的呼聲越來越大。
二、當(dāng)前我國外墻外保溫防火安全體系的研究，其關(guān)鍵性問題不僅是整體防火構(gòu)造的研究，更重要的是要開展有機(jī)保溫材料在接近火災(zāi)條件下燃燒性能研究。
目前，國內(nèi)對有機(jī)保溫材料燃燒性能的研究，尙處在初級階段，對有機(jī)保溫材料的要 求也僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模測定下的氧指數(shù)和可燃性試驗(yàn)（水平、垂直）指標(biāo)，因而無法全面地評價(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(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)，來預(yù)測有機(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 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。從國內(nèi)質(zhì)量監(jiān) 督檢測報(bào)告看，XPS氧指數(shù)只有24.8%，易著火，但卻能通過GB8625-2005中型比例燃燒豎爐試驗(yàn)及GB／T 20284-2006SBI級試驗(yàn)，達(dá)到難燃級防火性能。按舊的GB862４-1997分級標(biāo)準(zhǔn)，獲得難燃B1級。按新的GB82624-2006分級標(biāo) 準(zhǔn)獲得難燃C級，取得C－S2do級燃燒性能等級標(biāo)識。但實(shí)際使用過程中，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 燃燒性能較好的PU泡沫，在實(shí)際使用過程中，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)，用來預(yù)測有機(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，無法從材料燃燒特性中正確預(yù)測其真實(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)材料從難燃級變成了易燃級材料，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在燃燒過程中自身產(chǎn)生熔融、滴落等等問題。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)上通過引入難燃結(jié)構(gòu)對易燃有機(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)，來攻關(guān)解決PU泡沫塑料的防火阻燃問題，以達(dá)到我國頒布的一系列PU防火安全國家標(biāo)準(zhǔn)，這似乎是不可能的。經(jīng)過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?，煙霧小、毒性小、耐燃性好，火焰貫穿強(qiáng)的難燃化技術(shù)路線。核心技術(shù)是采用化學(xué)結(jié)構(gòu)改性技術(shù)，選用目前國際先進(jìn)的無鹵 化、結(jié)碳膨脹性阻燃化技術(shù)路線。
其主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)為：
在PU易燃的氨基甲酸酯分子結(jié)構(gòu)中，引入難燃、耐溫、低發(fā)煙、低毒性的環(huán)狀結(jié)構(gòu)化合物(異氰脲酸環(huán)、啞唑烷酮、芳香族環(huán)、碳化亞二胺鍵)，或引入具有難燃結(jié)構(gòu)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(shí)大大地降低泡沫釋放煙霧毒性的難題。
沒有經(jīng)過化學(xué)結(jié)構(gòu)改性的PU泡沫，其氧指數(shù)在17-18%，它的閃點(diǎn)和自燃點(diǎn)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(fā)物，釋放有毒氣體，并開始進(jìn)行熱分解反應(yīng)，放出大量有毒氣體及煙塵。
經(jīng)過化學(xué)結(jié)構(gòu)改性的采用上述難燃化技術(shù)路線PU泡沫，溫度即使達(dá)到400ｏC時(shí)，幾乎無揮發(fā)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(jié)構(gòu)的發(fā)泡阻隔層，此阻隔層起到了大大減少泡沫燃燒過程中產(chǎn)生的煙霧和毒性氣體的作用。
