建筑外墙保温材料.doc

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在欧洲标准规范ETAG004有抹面层的外墙外保温复合系统欧洲技术标准认证中规定，对外保温防火性的测试方法要按照CEN分级文件EN13501-1建筑产品或组件的燃烧性能分级进行阻燃等级A1E的测试。防火等级的测定和相关的测试需进行两次：一次为整个体系，另一次仅为保温材料。在测试时需要考虑火焰在保温材料中蔓延的可能性，系统供应商应推荐一种防火隔离来防止火势蔓延，作为系统的一部分，其防火性能可参照产品性能列表或大尺寸试验的结果而定。同时对外墙外保温的防火要求将依据法律、法规和适用于建筑物最终使用的管理条例而定。在德国有因聚苯板薄抹灰系统防火安全性达不到要求而不能在22米以上建筑使用的相关规定；在英国有18米以上建筑不允许使用聚苯板薄抹灰外墙外保温系统的规定；在美国纽约州建筑指令中明确规定耐火极限低于两个小时的聚苯板薄抹灰外墙外保温系统不允许用在高于75英尺即22.86米的住宅建筑中。而由岩棉等不燃材料组成的外墙外保温系统则可广泛应用在各种类型的建筑中，该系统已经成为目前世界上应用范围最广的外墙保温作法之一。 国内外墙外保温系统防火技术现状目前，国内对外墙外保温系统防火技术的研究和重视程度还远远不够，几乎所有提及的内容都是关于系统所采用保温材料的燃烧性能，即使在外保温行业标准中对有机保温材料的要求也仅仅是氧指数和可燃性试验指标。目前我国现行的高层民用建筑设计防火规范中尚无针对外墙保温的防火设计内容，对外墙外保温系统缺乏分级标准和使用范围限定，外墙保温防火技术也没有国家或行业标准及规范，生产企业的产品说明书中一般缺少防火性指标。在国内外墙外墙保温防火试验及建筑应用的研究（一）作者:不详信息来源:中国建设报发布时间:2007-11-12外墙外保温系统的推广应用在我国已历经10多年的发展，在国家建筑节能政策、法规的推动下，国内自主开发的外保温技术表现出蓬勃发展的趋势，相关标准、规范和工法等得到不断完善。尽管如此，国内外的外墙外保温技术发展水平仍然存在差异，但对外墙外保温系统的原则要求都是一致的，即安全性、耐久性和有效性。在我国，耐久性和有效性方面现已形成一定的测试方法和评判标准，安全性方面在标准和规范的要求中还未充分体现，尤其在防火安全性方面一直都存在着较大隐患。对于高层、超高层建筑或密集型建筑群来说，防火安全性问题尤为重要。 对于高层建筑的防火，多年来一直是相关单位的重点研究课题。从国内外一些高层建筑的火灾案例分析表明，高层建筑火灾的主要特点是烟囱效应强，烟气危害严重，且火焰蔓延迅速，极易形成几层同时燃烧的态势，形成立体火灾，直接威胁着人们的生命安全。因此，及时控制火势蔓延是避免发生重大伤亡的关键。对于国内刚刚开始推广的高层建筑外墙外保温节能系统技术而言，如何有效地控制火灾蔓延，是一项迫切需要解决的课题。 国外外墙外保温防火技术现状 从国外外墙外保温系统的发展历史可以看到，对外墙外保温防火安全性的要求一直被作为该技术应用的首选条件。欧美等外墙外保温技术应用先进的国家，对外墙外保温系统均有严格的防火安全等级要求，不同的外墙外保温系统和保温材料设有防火测试方法和分级标准（考虑燃烧时烟气及毒性释放），并对不同防火等级的外墙外保温系统在建筑的使用范围有严格规定。 在欧洲标准规范ETAG004有抹面层的外墙外保温复合系统欧洲技术标准认证中规定，对外保温防火性的测试方法要按照CEN分级文件EN13501-1建筑产品或组件的燃烧性能分级进行阻燃等级A1E的测试。防火等级的测定和相关的测试需进行两次：一次为整个体系，另一次仅为保温材料。在测试时需要考虑火焰在保温材料中蔓延的可能性，系统供应商应推荐一种防火隔离来防止火势蔓延，作为系统的一部分，其防火性能可参照产品性能列表或大尺寸试验的结果而定。同时对外墙外保温的防火要求将依据法律、法规和适用于建筑物最终使用的管理条例而定。在德国有因聚苯板薄抹灰系统防火安全性达不到要求而不能在22米以上建筑使用的相关规定；在英国有18米以上建筑不允许使用聚苯板薄抹灰外墙外保温系统的规定；在美国纽约州建筑指令中明确规定耐火极限低于两个小时的聚苯板薄抹灰外墙外保温系统不允许用在高于75英尺即22.86米的住宅建筑中。而由岩棉等不燃材料组成的外墙外保温系统则可广泛应用在各种类型的建筑中，该系统已经成为目前世界上应用范围最广的外墙保温作法之一。 国内外墙外保温系统防火技术现状 目前，国内对外墙外保温系统防火技术的研究和重视程度还远远不够，几乎所有提及的内容都是关于系统所采用保温材料的燃烧性能，即使在外保温行业标准中对有机保温材料的要求也仅仅是氧指数和可燃性试验指标。目前我国现行的高层民用建筑设计防火规范中尚无针对外墙保温的防火设计内容，对外墙外保温系统缺乏分级标准和使用范围限定，外墙保温防火技术也没有国家或行业标准及规范，生产企业的产品说明书中一般缺少防火性指标。在国内外墙外保温系统中占有主导地位的聚苯板薄抹灰系统存在如下问题（三部分）影响外墙外保温系统防火安全性能的关键要素  外保温系统的防火安全性能是以可燃材料的存在为前提的，影响其防火安全性能的要素包括系统的构成材料及构造方式。系统中具有足够燃烧能力的材料主要是保温层材料，它是影响系统防火安全性能的基本条件，当保温层为可燃材料时系统的构造方式就成为决定防火安全性能的关键要素。影响其防火性能的构造包括：保护层或面层的厚度、粘结或固定方式(有无空腔)、防火隔断(分仓)的构造等。空腔构造可能为系统中保温材料的燃烧提供充足的氧气和通道，加速火势蔓延。系统的防火隔断构造可采用分仓或设置防火隔离带的形式，它能有效地阻止火势的蔓延。防护面层的厚度和质量稳定性决定着系统层面对内侧有机保温材料的保护能力。  外保温系统的防火安全性能试验与评价方法  对建筑物进行防火安全性能评价是以试验为基础的，试验方法所采用的试验模型应能够表征建筑物在实际火灾中的状态。因此，选择正确的试验方法，是客观、科学地评价建筑物防火安全性能的关键。传统的热分析方法不能提供火灾燃烧的真实条件，研究结果不能直接用于材料火灾特性的分析，只可作为材料燃烧与阻燃研究的一种辅助试验方法。随着对火灾课题的深入研究，人们对火灾实验方法和技术的发展方向已逐步形成共识，即最好的、最有用的实验方法应该是同真实火灾有较好的相关性，而且其结果可以用于实际火灾模拟计算以及可用于火灾安全工程设计的方法，这就是性能化对火反应实验方法。  外保温系统的防火安全性能评价，可以依据小比例试验与大比例试验的结果，甚至可以通过实际火灾的结果分析或进行完整的火灾模拟试验结果。当小比例试验结果与大比例试验结果相矛盾时，应以大比例试验结果、完整的火灾模拟试验结果或实际火灾的分析结果为依据。 如下试验方法是依据现有技术条件和分析对比之后选择出作为本课题核心的外保温系统防火试验方法。  锥型量热计试验。材料的燃烧性能是指材料对火反应的能力，从本质上讲，是材料对火反应过程中所放出热量及放热速度，燃烧特征参数包括点火性、热释放、烟及毒性气体的产生等，这些特征参数在测试手段上所依托的是耗氧原理，即材料燃烧时消耗每一单位的氧气所释放的热量基本上是一样的，每消耗1公斤的氧所放出的热量约为13.1百万焦。现代火灾科学研究表明，在火灾燃烧过程中，可燃物燃烧放出的热是最重要的火灾灾害因素。它不仅对火灾的发展起决定性的作用，而且还经常控制着其他许多火灾灾害因素的发生和发展。长期以来，火灾科学研究者一直在寻找一种能够比较准确且简便可行的测试方法来评估火灾中释放的热能，特别是热释放速率。小比例的锥型量热计试验就是根据量热学耗氧原理，模拟材料的实际火灾状态，同时测定材料的点火性能、热释放、烟及毒性气体等，且整个试验是一个连续过程。锥形量热仪以其锥形加热器而得名，是火灾实验技术史上首次依靠严密的科学基础设计、且使用简便的小型火灾燃烧性能实验仪器，是火灾科学与消防工程领域、研究领域一个非常重要的技术进步。试验过程中将材料燃烧的所有产物收集起来并经过一个排气管道，气体经过充分混合后，测出其质量流量和组分。测量时，至少要将O2的体积分数测出来，要得到更精确的结果则还要测出CO、CO2的体积分数。这样通过计算可得到燃烧过程中消耗的氧气质量，运用耗氧量原理，就可以得到材料燃烧过程中的热释放速率。  燃烧竖炉试验。燃烧竖炉试验属于中比例的模型火试验，适用于建筑材料的测试，是GB/T8625建筑材料难燃性试验方法标准中用于确定某种材料是否具有难燃性的仪器设备，试验装置包括燃烧竖炉和控制仪器等。在本课题中使用竖炉试验的目的在于检验外保温系统的保护层厚度对火焰传播性的影响程度，以及在受火条件下外保温系统中可燃的保温材料的状态变化。在燃烧竖炉试验中，试件尺寸为190毫米×1000毫米，沿试件高度中心线每隔200毫米设置一个接触保护层的保温层温度测点。大尺寸模型防火安全性能试验与评价方法  小型实验方法一般只能影响燃烧过程的某个特定的方面，不能全面反映燃烧过程。相对来说，大型实验方法更接近于真实火灾的条件，具有一定程度的相关性。不过，由于实际燃烧过程的因素难以在实验室条件下全面模拟和重现，所以任何实验都无法提供全面准确的火灾实验结果，只能作为火灾中材料行为特性的参考。本课题选用的大尺寸模型火实验是通过对国外现有与外保温系统相关实验的调研，针对目前我国防火技术条件，筛选出有代表性的墙角火试验和窗口火试验。  试验方法及评价  锥型量热计试验、燃烧竖炉试验、墙角火试验、窗口火试验的结果只反映包括施工质量在内的试验条件下的所检验系统的状态，但是可从试验中获得构造对外墙外保温系统防火性能的影响的基础数据。在实际火灾中，外保温系统的受火状态可能更加严酷，因为试验中只采用单一火源，火灾现场环境更复杂，危害性更大。相同的外保温系统，不同的施工质量，其试验结果可能存在差异，但不是关键因素。  关于试验方法选择与适用性      小模型火试验是依据外保温系统在实际火灾中的受火状态设计的，与大比例的墙角火或窗口火试验有着一定的对应关系。锥型量热计试验结果科学、客观地表征了外保温系统的对火反应特性，实用性强，可用于外保温工程的常规检验，适合我国国情。外墙外保温系统的墙角火试验和窗口火试验，尤其是窗口火试验模拟实际火灾对建筑物的攻击，模型尺寸能够涵盖包括防火隔断在内的外保温系统构造，试验状态能够充分反映外保温系统在实际火灾中的整体防火能力，能够对外保温系统工程的整体防火性能进行检验。外墙保温防火试验及建筑应用的研究（四）作者:不详信息来源:互联网络发布时间:2007-11-19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？ 从目前的科学研究和工程实践来看，材料的燃烧性能通常是指材料在规定的实验条件下，材料的对火反应行为。由于规定的实验条件与真实火灾的环境条件相差甚远，因此，材料的燃烧特性与其火灾特性也大相径庭。如普通PVC材料在通常条件下燃烧时，具有自熄性，氧指数较高，属难燃材料，但相同的材料，在真实的建筑火灾中，受高温、高热辐射的作用时，仍然能够剧烈燃烧，放出大量的热和有毒气体，从而增大火灾强度和火灾危害，这已被大量火灾案例所证实。在目前的技术条件下，不需要也不能过高地要求聚苯乙烯和聚氨酯硬质泡沫的现有阻燃性指标，但其燃烧性能必须首先达到现有相关标准要求，再通过其他措施满足施工过程中的防火安全性要求。作为墙体的保温隔热材料，未进行阻燃处理的普通聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯材料被划定为易燃材料，阻燃的聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯材料可达到可燃或难燃的等级。 国家标准GB/T10801.1-2002和GB/T10801.2-2002中规定：膨胀聚苯乙烯泡沫塑料（简称EPS板）和挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料（简称XPS板）燃烧性能等级应达到B2级，同时EPS板的氧指数应不小于30%。JG149-2003膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统和JG1442005外墙外保温技术规程中对EPS板也有同样的规定，并在JG149标准中被列为强制性条款。在试验中发现，通过对有机保温材料进入施工现场前涂刷界面砂浆的方式能提高可燃材料在存放和施工期间的防火性能。未涂刷界面砂浆的聚苯板氧指数为31，涂刷界面砂浆后氧指数为36，点火性和火焰传播性要比未涂界面砂浆的聚苯板低，防火能力得到一定的提高。涂刷界面砂浆的聚苯板如果在上墙之后采取防火分仓的构造措施，则效果更好。因为界面砂浆可以将小火源与有机保温材料隔离，起到一定的保护层作用。上述措施对预防可燃保温材料在存放和施工过程中的火灾有一定效果，但不能满足火源较大且持续作用的情况下对保温系统防火性能的要求。在有机保温材料达到上述相关标准要求后，更应强调系统的整体防火安全性。因为过于追求有机保温材料的阻燃性能不仅大大增加了材料的成本，同时某些阻燃剂在阻止燃烧过程中往往会增加材料的发烟量和烟气毒性，可能带来更大的危害。保温材料防火等级的评价不能代表系统的整体防火安全性能或火灾发生时的真实状况，即使某些难燃级的材料在条件具备时也能剧烈燃烧。所以应该抓住外保温防火问题的重点，只有外墙外保温系统整体的对火反应性能良好，系统的构造方式合理，才能保证建筑外保温系统的防火安全性能满足要求，对工程应用才具有广泛的实际意义 影响外墙外保温系统防火安全性能的关键要素,外保温系统的防火安全性能是以可燃材料的存在为前提的，影响其防火安全性能的要素包括系统的构成材料及构造方式。系统中具有足够燃烧能力的材料主要是保温层材料，它是影响系统防火安全性能的基本条件，当保温层为可燃材料时系统的构造方式就成为决定防火安全性能的关键要素。影响其防火性能的构造包括：保护层或面层的厚度、粘结或固定方式(有无空腔)、防火隔断(分仓)的构造等。空腔构造可能为系统中保温材料的燃烧提供充足的氧气和通道，加速火势蔓延。系统的防火隔断构造可采用分仓或设置防火隔离带的形式，它能有效地阻止火势的蔓延。防护面层的厚度和质量稳定性决定着系统层面对内侧有机保温材料的保护能力。 外保温系统的防火安全性能试验与评价方法 对建筑物进行防火安全性能评价是以试验为基础的，试验方法所采用的试验模型应能够表征建筑物在实际火灾中的状态。因此，选择正确的试验方法，是客观、科学地评价建筑物防火安全性能的关键。传统的热分析方法不能提供火灾燃烧的真实条件，研究结果不能直接用于材料火灾特性的分析，只可作为材料燃烧与阻燃研究的一种辅助试验方法。随着对火灾课题的深入研究，人们对火灾实验方法和技术的发展方向已逐步形成共识，即最好的、最有用的实验方法应该是同真实火灾有较好的相关性，而且其结果可以用于实际火灾模拟计算以及可用于火灾安全工程设计的方法，这就是性能化对火反应实验方法。 对于外保温系统的防火安全性试验方法，归纳为以下三类（见表）： 外保温系统的防火安全性能评价，可以依据小比例试验与大比例试验的结果，甚至可以通过实际火灾的结果分析或进行完整的火灾模拟试验结果。当小比例试验结果与大比例试验结果相矛盾时，应以大比例试验结果、完整的火灾模拟试验结果或实际火灾的分析结果为依据。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0.030.047（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？  从目前的科学研究和工程实践来看，材料的燃烧性能通常是指材料在规定的实验条件下，材料的对火反应行为。由于规定的实验条件与真实火灾的环境条件相差甚远，因此，材料的燃烧特性与其火灾特性也大相径庭。如普通PVC材料在通常条件下燃烧时，具有自熄性，氧指数较高，属难燃材料，但相同的材料，在真实的建筑火灾中，受高温、高热辐射的作用时，仍然能够剧烈燃烧，放出大量的热和有毒气体，从而增大火灾强度和火灾危害，这已被大量火灾案例所证实。在目前的技术条件下，不需要也不能过高地要求聚苯乙烯和聚氨酯硬质泡沫的现有阻燃性指标，但其燃烧性能必须首先达到现有相关标准要求，再通过其他措施满足施工过程中的防火安全性要求。作为墙体的保温隔热材料，未进行阻燃处理的普通聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯材料被划定为易燃材料，阻燃的聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯材料可达到可燃或难燃的等级。  国家标准GB/T10801.1-2002和GB/T10801.2-2002中规定：膨胀聚苯乙烯泡沫塑料（简称EPS板）和挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料（简称XPS板）燃烧性能等级应达到B2级，同时EPS板的氧指数应不小于30%。JG149-2003膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统和JG1442005外墙外保温技术规程中对EPS板也有同样的规定，并在JG149标准中被列为强制性条款。在试验中发现，通过对有机保温材料进入施工现场前涂刷界面砂浆的方式能提高可燃材料在存放和施工期间的防火性能。未涂刷界面砂浆的聚苯板氧指数为31，涂刷界面砂浆后氧指数为36，点火性和火焰传播性要比未涂界面砂浆的聚苯板低，防火能力得到一定的提高。涂刷界面砂浆的聚苯板如果在上墙之后采取防火分仓的构造措施，则效果更好。因为界面砂浆可以将小火源与有机保温材料隔离，起到一定的保护层作用。上述措施对预防可燃保温材料在存放和施工过程中的火灾有一定效果，但不能满足火源较大且持续作用的情况下对保温系统防火性能的要求。在有机保温材料达到上述相关标准要求后，更应强调系统的整体防火安全性。因为过于追求有机保温材料的阻燃性能不仅大大增加了材料的成本，同时某些阻燃剂在阻止燃烧过程中往往会增加材料的发烟量和烟气毒性，可能带来更大的危害。保温材料防火等级的评价不能代表系统的整体防火安全性能或火灾发生时的真实状况，即使某些难燃级的材料在条件具备时也能剧烈燃烧。所以应该抓住外保温防火问题的重点，只有外墙外保温系统整体的对火反应性能良好，系统的构造方式合理，才能保证建筑外保温系统的防火安全性能满足要求，对工程应用才具有广泛的实际意义。（六）外墙外保温系统防火试验研究内容     第一组外保温系统火反应试验比较     为了探讨不同保温系统的防火性能，研究部门分别对聚苯板薄抹灰外保温系统、岩棉外保温系统、胶粉聚苯颗粒外保温系统做了火反应性能试验。采用锥型量热计对试件的点火性、热释放、烟及毒性气体的产生进行连续定量测定。同时可以用摄（录）像设备记录下各种试件在热辐射情况下的形态变化。试件分为开放式和封闭式。开放式将试件四周自然开放不封闭；封闭式用聚合物抹面砂浆将试件四周封闭。     聚苯板外保温系统试件：10毫米水泥砂浆基底+50毫米聚苯板+5毫米聚合物抹面砂浆（复合耐碱玻纤网格布）。开放式试验开始2秒钟，聚苯板开始熔化收缩，105秒时聚合物抹面砂浆（复合耐碱玻纤网格布）层已和水泥砂浆基底相贴，中间的聚苯板保温层已不复存在，只可见少许黑色烧结物。封闭式试验中，试件边角产生裂缝，试验开始52秒时，从试件裂缝处冒出的烟气被点燃，燃烧持续约70秒，试验结束后，将试件外壳敲掉，发现里面已空，只可见少许烧结残留物。     胶粉聚苯颗粒外保温系统试件：10毫米水泥砂浆基底+50毫米胶粉聚苯颗粒保温浆料+5毫米聚合物抹面砂浆（复合耐碱玻纤网格布）。开放式试验过程中未被点燃，试验结束后观察，发现保温层靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为35毫米，未发现保温层厚度有明显变化，也未发现其它明显变化。封闭式试验过程中未被点燃，试件未裂，无明显变化，试验结束后，将试件外壳敲掉后发现保温层靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为35毫米，未发现其它明显变化。     岩棉板外保温系统试件：10毫米水泥砂浆基底+50毫米岩棉板+5毫米聚合物抹面砂浆（复合耐碱玻纤网格布）。开放式试验过程中未被点燃，试验结束后观察，发现岩棉板靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为3毫米，岩棉板的厚度略有增加（岩棉板受热后有膨胀现象），试验过程中和结束后，无其他明显变化。封闭式试验过程中未被点燃，试件未裂，无明显变化，试验结束后，将试件外壳敲掉后也未发现岩棉有明显变化。     试验结论     胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统试件不燃烧，保温层厚度无明显变化，只是靠热辐射面的保温层颜色略有变深，变色厚度约为35毫米。这是因为可燃聚苯颗粒被不燃的无机胶凝材料所包覆，在强热辐射下靠近热源一面聚苯颗粒热熔收缩形成了由无机胶凝材料支撑的空腔，该层材料在一定时间内不会发生变形而保持了体型稳定，同时起到隔热的作用，具有良好的防火稳定性能。     岩棉外保温系统试验表明试件不燃烧，发现岩棉板靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为3毫米，岩棉板的厚度略有增加。这是因为岩棉为A级不燃材料，是很好的防火材料。岩棉板受热后稍有膨胀现象是因为将岩棉挤压成板时添加了约4%左右的黏结剂、防水剂等有机添加剂，这些有机添加剂在受热后挥发引起岩棉板松胀。     试验表明，聚苯板外墙外保温系统在高温辐射下很快收缩、熔结，在明火状态下发生燃烧。也就是说在火灾发生时（有明火或高温辐射），聚苯板外墙外保温系统将很快遭到破坏。可以看出聚苯板薄抹灰外墙外保温系统的防火性能最差，而在实际火灾发生时由于是点粘做法（粘贴面积通常只大于40%），系统本身就存在连通的空气层，火灾时很快形成“引火风道”使火灾迅速蔓延。燃烧时高发烟性使能见度大为降低，并造成人们心理恐慌，逃生困难，也影响消防人员的扑救。而且聚苯板薄抹灰外保温系统在高温热源存在的情况下，其体积稳定性也非常差，特别是当系统表面为瓷砖饰面时，发生火灾后系统遭到破坏时的情况将更加危险，越到高层该问题就越突出。 第二组外保温系统锥形量热计试验比较 试件制作与试验条件。试验以胶粉聚苯颗粒复合型外保温系统模拟墙体的实际受火状态，保温材料包括聚氨酯、聚苯板、挤塑板等3种类型，其中每种类型又分为平板试件和槽型试件。胶粉聚苯颗粒复合型外保温系统与普通水泥砂浆在试验中的受火状态相同。试验结果表明，胶粉聚苯颗粒复合型外保温系统与普通水泥砂浆试件均未被点燃，胶粉聚苯颗粒复合系统试件的热释放速度峰值与普通水泥砂浆试件基本相同，但该系统试件的热释放速度过程平均值和总放热量略小于普通水泥砂浆试件，表明胶粉聚苯颗粒复合型外保温系统的热释放性能与普通水泥砂浆相同。胶粉聚苯颗粒复合型外保温系统试件的烟光吸收参数与普通水泥砂浆试件相同，均接近基线值。胶粉聚苯颗粒复合型外保温系统试件的比吸光面积平均值大于普通水泥砂浆试件，原因在于试验后期胶粉聚苯颗粒复合型外保温系统试件的质量损失小于普通水泥砂浆试件，使得普通水泥砂浆试件的非燃烧质量损失更多地承载了一部分比吸光面积的值。胶粉聚苯颗粒复合系统试件的一氧化碳测定值略高于普通水泥砂浆，但均接近基线值。系统试件的一氧化碳产生比量平均值和一氧化碳总量与普通水泥砂浆试件基本相同。胶粉聚苯颗粒复合系统试件的二氧化碳测定值略高于普通水泥砂浆，但均接近基线值。系统试件的二氧化碳产生比量平均值和二氧化碳的总量比普通水泥砂浆试件大。 燃烧性能评价 从以上的检验结果分析可以看出，复合型外保温系统的有机保温层外采用的是胶粉聚苯颗粒防火浆料，与相同状态普通水泥砂浆的对火反应性能基本相同。胶粉聚苯颗粒复合型外保温系统与普通水泥砂浆的对火反应性能也基本相同。 2006年8月26日2007年5月7日，该项课题在中国建筑科学研究院建筑防火研究所试验室进行了外墙外保温体系的燃烧竖炉火试验。在燃烧竖炉试验中，分别采用了模塑聚苯乙烯、挤塑聚苯乙烯、聚氨酯作为保温材料，试件的保护层采用胶粉聚苯颗粒或水泥砂浆，保护层厚度介于5毫米45毫米之间。从试验数据及照片可以看出：测点温度随保护层厚度的增加而减少；保温层的烧损高度随保护层厚度的减少而增加，没有防火保护层的聚苯板薄抹灰的保温层全部烧损，聚氨酯薄抹灰的保护层烧损65。当胶粉聚苯颗粒保护层厚度在30毫米以上时（抗裂层和饰面层厚度5毫米），在试验条件下（火焰温度900摄氏度，作用于试件下部面层20分钟），有机保温材料未受到任何破坏。试件的构造本身也可以看成是外保温体系分仓构造的一个独立的分仓，所以分仓缝具有一定宽度且分仓材料具备良好的防火性能时，即当保护层具有一定的厚度时，分仓构造能够阻止的火焰蔓延，其表现型式为试件的保温层留有完好的剩余，而薄抹灰体系试件，由于试验后其保温层被全部烧损，试件本身的这种分仓构造是否具有阻止火焰蔓延的能力，还需要进行大尺寸的模型试验加以验证。同等厚度的胶粉聚苯颗粒对有机保温材料的防火保护要强于水泥砂浆。一方面，胶粉聚苯颗粒属于保温材料，是热的不良导体，而砂浆属于热的良导体。外部热量向内传递过程要比水泥砂浆来得缓慢，内侧有机保温材料达到熔缩温度的时间长，在聚苯颗粒熔化后形成了封闭空腔，使得胶粉聚苯颗粒的导热系数更低，热量传递更为缓慢。另一方面，砂浆遇热后开裂使热量更快进入内部，加速有机保温材料达到熔缩温度。    大型火灾模拟试验 根据课题组计划，北京振利高新技术有限公司在大兴生产基地厂区内先后进行了五次外墙外保温系统的模拟火灾试验。 第一次模型火试验的两面墙体的外保温系统分别为胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板系统和聚苯板薄抹灰系统。每个保温系统的外饰面分为涂料饰面和面砖饰面，两种饰面的分界线为墙体的垂直中心线。胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板系统（简称贴砌聚苯板系统）：按照DBJ/T01502005外墙外保温施工技术规程(复合胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统)中的要求制作。其基本构造为：用15毫米黏结找平浆料抹于墙体表面，再贴砌开好横向槽并涂刷界面剂的55毫米厚的聚苯板，预留的10毫米板缝砌筑碰头灰挤出刮平，表面再用10毫米厚黏结找平浆料作为防火保护层。涂料饰面：抗裂防护层采用抗裂砂浆复合涂塑耐碱玻纤网格布，表面刮涂抗裂柔性耐水腻子、饰面涂料。面砖饰面：抗裂防护层采用抗裂砂浆复合热镀锌钢丝网并用尼龙胀栓锚固，表面用面砖黏结砂浆粘贴面砖后勾缝构成饰面层。 点火后，数据采集与观测约50分钟。期间，首先是贴砌聚苯板系统的木材堆积部位也是最接近火源处的瓷砖脱落，但抗裂砂浆几乎未出现塌陷变形，墙体表面未见燃烧。分解后发现，靠近火源处聚苯板已不存在，未塌陷的原因是因为防护面层的胶粉聚苯颗粒防火保护层支撑的结果。其后，薄抹灰系统的木材堆积部位墙体表面出现持续燃烧的火焰，并且接近火源部位的饰面层明显向外鼓出。这说明内侧聚苯板发生收缩和燃烧，造成内侧的保温层已空，剖析后发现鼓出的薄抹灰系统抗裂层和饰面层是通过塑料锚栓（已烧毁）中的钢钉固定于墙体形成一定的支撑作用而未见坠落。从系统构造中可以看出，薄抹灰系统中聚苯板表面的防护层，贴砌聚苯板系统中聚苯板表面的防护层，两种系统烧损均不严重，充分说明厚保护层对系统在火灾条件下起到了很强的防火作用。但缺少10毫米的胶粉聚苯颗粒保护层的聚苯板薄抹灰系统烧损面积是贴砌聚苯板系统的3倍，由此可看到胶粉聚苯颗粒保护层的作用明显。但是，我们应该看到一个更大的潜在威胁，即一旦大面积燃烧或火灾发展到一定程度造成内侧保温层空鼓，砂浆层与饰面层的自重极有可能形成大面积坠落现象，因此会给逃生者和救援人员带来更大的危害。从该试验得出结论，贴砌聚苯板系统和薄抹灰系统都是符合要求的，但薄抹灰系统的烧损程度要大于贴砌聚苯板系统。 第二次模型火试验的两面墙体的外保温系统与第一次试验相同，但每个系统均为涂料试验。从试验看出，贴砌聚苯板系统聚苯板消失并且颜色为黑色的部位是火焰经过的位置，靠近它周边的少量聚苯板出现熔缩现象，颜色为白色，说明聚苯板受热后已达到软化熔缩的温度，但还不足以使其燃烧。试验过程中未发现任何火灾蔓延和大量浓烟出现的现象。根据UL1040模型火试验中的判定原则，贴砌聚苯板系统符合要求，而薄抹灰系统不符合要求。 第三次模型火试验的两面外保温墙体均为喷涂硬泡聚氨酯外墙外保温系统。其中一面保温墙按协会标准CAS1262005胶粉聚苯颗粒复合型外墙外保温系统中喷涂硬泡聚氨酯（有胶粉聚苯颗粒防火保护面层，以下简称有防火面层）涂料饰面系统的要求制作，另一面保温墙没有胶粉聚苯颗粒粘结找平层。根据UL1040模型火试验中的判定原则，有防火面层的硬泡聚氨酯系统和无防火面层的硬泡聚氨酯系统都符合要求。但是，在本试验中不能对火灾状态下释放的烟、毒性气体等的释放进行评价。而聚氨酯在燃烧的过程中释放有毒有害气体也是对人体造成危害的重要因素。 第四次模型火试验墙体的外保温系统为胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外墙外保温系统，同第一次涂料饰面系统。试验过程中，胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外墙外保温系统未引发火焰传播。 第五次模型火试验墙体的外保温系统同第一次模型火试验的聚苯板薄抹灰涂料饰面系统。试验后的观测表明，聚苯板薄抹灰外墙外保温系统全部烧损，聚苯板薄抹灰外墙外保温系统不能阻止试验状态的火焰传播。（外墙保温防火试验及建筑应用的研究（七） 外墙外保温系统防火试验研究内容 第一组外保温系统火反应试验比较 为了探讨不同保温系统的防火性能，研究部门分别对聚苯板薄抹灰外保温系统、岩棉外保温系统、胶粉聚苯颗粒外保温系统做了火反应性能试验。采用锥型量热计对试件的点火性、热释放、烟及毒性气体的产生进行连续定量测定。同