从典型火灾案例看建筑保温材料的防火安全问题 (1).pdf

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1、2009年第4期从典型火灾案例看建筑保温材料的防火安全问题李晓蕾（中机国际工程设计研究院，南京，210001)王鹏（东南大学建筑设计研究院，南京，210096）摘要：通过分析收集近年影响较大的有关保温材火灾事件，进行保温材的防火性能比较，提出从市场、施工管理、材料研发以及防火构造方面的改进措施。关键词：保温材料；火灾案例；防火措施近年来，由于工作关系，笔者时常听闻建筑工地与保温材料有关的大小火灾发生，2009年2月9日发生的央视CCTV大楼被烟花点燃的大事故，是偶然，也是一种必然。笔者留心收集比较了典型和影响较大的此类火灾事件，按时间顺序整理成表1。1事例分析以上的火灾事例是通过新闻媒体和网络

2、收集的，因而大多是较有影响的地标性建筑发生的火灾，其中甚至有2项入选2007年世界十大建筑，所以可以说这些建筑物的甲方都是较有经济实力的，设计方施工方也有一定水准，却也发生了火灾。其实全国范围内，仅工地上类似原因的火灾就数目惊人。出事故的施工现场一般均有防火安全管理措施不到位，违规动火作业的地方。但笔者认为，事故高发的原因也不全在施工单位身上，保温材料的易燃性也是重要原因之一。一些办公楼在铺设保温板后进行骨架焊接作业时曾多次点燃保温板，施工单位不得不派专人抱着棉被在焊工旁守护，随时准备扑救。虽说出现事故后，查出的焊工大多是无焊工证上岗，但在层层分包后的持证上岗也是有待研究的问题。11 火灾高发

3、阶段分析以上的事例按火灾的发生时期来分有施工中和交付使用后2个时段。施工中又分保温材料进入施工现场码放时段和保温材料施工上墙时段。以上的事例绝大部分是施工中发生的事例，这是因为施工过程中有机保温板是裸露放置的。另外,从这些外墙外保温材料被大量采用以来，使用上的时间积累应该不算很长。施工现场频发的火灾表明这些现在大量应用的有机保温材料是引发火灾的高危材料，所以在将来的使用过程中也有很大的安全隐患。外保温施工周期短，一般不超过3个月，而建筑物的使用寿命通常在50 a以上；施工过程中发生火灾时涉及人员少，建筑物内易燃易爆物品也少，所以，就人员生命财产安全的重要性以及建筑物使用的长期性而言，避免建筑物

4、在使用过程中发生火灾的危害显得尤为重要。有个使用过程中的惨痛事例，2008年9月20日，深圳龙岗舞王俱乐部发生特大火灾，有44人葬身火海。火灾原因之一是因天花板的吸音海绵（聚氨酯泡沫的一种）被引燃爆发大火，并散发大量毒气。本文表1未收录是由于此例非保温材料起火，但吸音海绵也是类似的有机发泡易燃材料。所以有机材料的内保温应该被明令禁止（各地有不同规定），类似中央美院的众多事例也表明可燃泡沫材料的夹芯彩钢板作民用建筑材料也应该被明令禁止。12 火灾燃烧特点分析使用中发生火灾，一般不会直接引燃保温板，因为这时保温板已被包覆，且焊花掉入缝隙的概率也小了。然而室内发生的火灾会烧坏窗户沿着外墙蔓延，又通过

5、窗口延燃到其他楼层。从这些外墙、屋面保温层失火的事例可以看出其燃烧的特点：（1）蔓延速度极快。上述的事例好些是发生火情后在数分钟之内就可以从底层燃烧到二十几层楼顶。燃烧时还会产生大量有毒浓烟。消防队员赶到时已经火烧连城，浓云蔽日了。（2）隐匿燃烧。在已经完工的装饰墙面或外墙工程，火星引燃保温层后是在夹层中燃烧，在外面只能看到冒烟，却不知火烧到了哪里，而且防水面层阻挡了消防水的扑灭。（3）一旦发生就难以控制。这些保温层燃烧等级均为B级，很容易燃烧，而且为了防止冷桥，是满铺墙面，甚至上万平米连片粘贴。特别是高层建筑，由于烟囱效应火灾蔓延特别迅速，交 流 园 地532009年第4期序号建筑名称建筑规

6、模火灾发生时间火灾发生阶段起火原因火灾损失墙面屋面用材1北京当代万国城7号楼26层，高80m以上2003年9月1日内部装修施工中施工中引燃楼内还未上墙的保温板从顶层到底层过火，损失数万元聚苯板、铝板幕墙2南京亲少年活动中心科技馆2.93万m2，25m高，大空间建筑2005年1月20日屋面施工中电焊焊花溅到屋顶保温防水层金属屋面保温层防水层约6 000m2被烧毁，损失94万元聚苯乙烯上覆盖铝镁锰板3上海汤臣一品建筑工地超高层，14万m22005年12月22日室外工程施工中绿化工程施工时切割产生的火花引燃室外堆放的挤塑聚苯板烧毁室外堆放的保温板和室外工程挤塑聚苯板、纳米光触媒铝复合板幕墙4乌鲁木齐

7、城市大酒店90.6m2006年3月27日使用中灶台油锅失控起火，火灾引燃排烟道中的油污后将外墙铝塑板烧毁，向上蔓延至24层烧毁外墙面铝塑板，过火面积927m22人轻伤，损失26.4万元1996年建，塑铝板幕墙，保温形式不明，但幕墙火灾形式典型7济宁兴唐金茂大厦4.2万m2，23层，高97.7m2006年10月4日外墙装修施工中电焊工在22层外墙装饰板龙骨与避雷引下体做电器连接施焊时，焊渣引落到8楼保温材料上，（当时同时进行着外墙聚氨脂发泡保温的施工），引燃保温材料及脚手架内竹笆脚手板34万m2的外墙面积，40min就基本全部烧完。1人死亡，35人受伤50mm厚聚氨酯保温材料干挂玻化石幕墙8北京

8、上第MOMA5层2006年6月17日施工中5楼顶建筑材料泡沫管着火引起120mm厚EPS聚苯板910层2007年4月7日施工中地下室电线短路导致起火引燃了上墙裸露的外墙外保温材料东南墙上外保温材料全部烧毁10济南鲁能领袖城7号公馆高29层2007年4月29日施工中电线短路起火引燃外墙保温材料外墙损毁挤塑聚苯板112007年11月27日交付前也为外墙保温材料被引燃，原因不明不详12上海市东源深体育发展中心游泳馆大空间2007年4月16日2007年5月6日施工中两次都为焊花引燃泡沫保温层过火面积500m2以上部分屋顶损毁彩钢板屋顶聚苯夹层13北京主语城20层2007年5月17日即将竣工屋顶电闸箱短

9、路，熔珠溅落至下方的挤塑聚苯板上引起300m2以上屋面挤塑聚苯板、干挂石材幕墙14乌鲁木齐金华城19层，高80m以上2007年6月29日施工中电焊所产生的火花飞溅到下方的塑料盒纸张上，继而火势蔓延到整个大楼北侧楼体，将楼体装饰的聚苯板和铝塑板材料烧毁过火面积1 200m2，损失9.1万元聚苯板保温、铝塑板幕墙17济南奥运中心体育馆5.8万m2，高50m以上2008年7月27日施工中违章电焊作业引燃防水保温层烧毁复合屋面3 150m2损失75万元铝镁锰板、岩棉保温层182008年11月11日施工中屋面天沟防水工程施工时，违章使用汽油喷灯热熔防水卷材，引燃防水层过火面积1 284m2损失3万元19

10、哈尔滨“经纬360度”公寓高99.8m2008年10月9日幕墙施工中施工电焊机切割产生的火花引燃天棚上的保温层过火外墙面积2 000m2损失216万元聚氨酯硬发泡保温层20北京电视文化中心（央视TVCC）10.36万m230层，高159m2009年2月9日装修施工中违规燃放的A类礼花掉落屋面引燃保温材料，火势沿保温材料多方迅速蔓延过火面积10万m2损失估计超7亿元1人死亡6人受伤金属幕墙为钛锌板，保温材料为挤塑板，一部岩棉21北京中央美院的学生宿舍彩钢板临建房，2层2009年3月16日使用中电插座故障引起过火面积近3 000m2100余间学生宿舍被烧塌1人受伤聚苯乙烯彩钢夹芯板22北京中国科学

11、技术馆新馆10.2万m2，45m高2009年4月6日装修施工中保温层挤塑板着火东南角外侧严重烧损挤塑聚苯板，铝板幕墙23南京中环国际广场12.4万m2，50层，高187m2009年4月19日刚交付安装室外空调机时焊渣掉落引燃楼下空调外机井壁的保温层过火面积400m2以上挤塑聚苯板、铝板幕墙56无锡华仁大厦火灾乌鲁木齐供水高层综合楼32 790m2，20层，高87m20层，高70m2006年5月31日2006年7月6日装修施工中施工中电焊引燃建筑外墙面2层的铝塑板装饰带，延烧外墙施工引燃保温材料烧毁外墙面保温材料和铝塑板。过火面积约600m2北侧外墙烧光1人受伤聚苯板保温、铝板幕墙挤塑聚苯板薄抹

12、灰1516北京大学奥运乒乓球馆北京当代万国城北区T3楼2.69万m221层2007年7月2日2008年4月30日施工中装修施工中工人使用汽油喷灯烘烤SBS改性沥青防水卷材，引燃可燃防水卷材和涂在外墙上的聚氨酯保温材料电路短路，导致保温层被引燃过火面积1 000m2火势8层蔓延至21层喷涂4cm聚氨酯、石材幕墙挤塑聚苯板、铝板幕墙表1与保温材料有关的典型建筑火灾事例交 流 园 地542009年第4期即使交付后室内的自动消防设施也不能覆盖外墙，外部扑救高度又有限，消防扑救难度很大。2保温材料分类与防火性能比较我国现有的外墙外保温材料主要由有机材料和无机材料构成，现列举主要几种介绍如下。2.1 聚苯

13、乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料又分为模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS），属有机材料。应用广泛，尤其是EPS价格由于相对便宜以及有其他优势，目前应用最广泛。耐火性能差，规范要求阻燃型。2.2 有机材料保温性能很好，价格相对较贵，耐火性能差，规范要求阻燃型，属硬质聚氨酯泡沫塑料（PU）。以上的泡沫塑料保温材料的阻燃型也只是B2级，即易燃。用打火机烧可能不燃，可当火源大、温度高或持续作用时，则能够迅速燃烧并释放出很多有害气体。更为严重的是，由于阻燃型的价格远高于不阻燃型，为了降低成本，在工程中实际使用的却是大量不阻燃的材料。由于验收规范中进场抽样复验的检验项目中并无燃烧性能检

14、验，而仅是“核查其质量证明文件”，报告样品弄虚作假的现象屡见不鲜。2.3 聚苯颗粒保温砂浆属有机无机复合材料，为B1级难燃，耐火性能相对较好。前些年还比较常用，也比较便宜，但由于现今对节能的要求越来越高，由于其保温性能较差，要满足节能计算要求就要糊得很厚，施工难度很大，在一些北方地区已经不允许使用。2.4 岩棉等无机材料这类材料有岩棉，矿棉和玻璃棉等。岩棉不燃(A级)，是很好的耐火保温材料。然而岩棉具有高吸湿性,在潮湿状态下强度会大幅下降，导热系数会大幅上升。岩棉类外保温系统在国外的应用非常成熟。但国产岩棉板抗拉强度低，浸泡吸水量很高，是不适应外墙外保温要求的，而进口岩棉板又太贵，所以目前防火

15、性能最好的无机类保温材料应用太少。2.5 其他新型保温材料：（1）无机材料中如中空玻化微珠保温砂浆，其防火性能好、耐久、施工操作性能良好。由于保温性能相对较好，可替代胶粉聚苯颗粒外墙外保温材料。其它还有绿色无机材料泡沫玻璃等，在建筑保温上不普及。（2）有机材料中如酚醛泡沫，其在导热系数低的有机材料中耐火性能最好。难燃、低烟、抗高温歧变，但价高，市场还不普及。3解决提案3.1 管理方面（必要措施）（1）使用的保温材料的阻燃性指标要合格，应实行进场保温材的抽样检测制度。建议可燃保温板材在出厂前就涂刷防火界面剂等，以满足施工过程的防火安全性要求。（2）在建工程 要预防火灾，对火源的管理及控制是成本最

16、低最有效的方法。工地发生火灾，一般原因有：施焊、电路短路电火花、其他动火作业、吸烟或烟头、生活用火失控、有机溶剂着火、雷击等。从表1的案例来看，施焊等工地动火和电路故障是最多发的原因。要切实加强施工现场的防火安全管理。尤其对动用明火必须实行严格的管理制度，特别要做好高空焊接等特殊电焊环境下的防护管理；电焊、气焊、电工等人员必须持证上岗。（3）加强外墙保温材料的现场成品保护工作，做好各工种的配合和衔接工作。（4）施工现场的室内消防用水和室外消防栓一定要安装到位，配齐移动式灭火器材，并确保消防车道和通道畅通。3.2 材料方面（根本上的解决方案）由于节能的标准提高，外保温越做越厚，甚至要和自保温墙体

17、并用才能达到要求。导热系数低的产品被淘汰，XPS和PU的市场占有率大大提高，使火灾的隐患也加大。更何况目前外墙外保温因行业标准不健全等问题导致市场很混乱，由此暴露出的防火漏洞令人担忧。3.21大力研发和推广不燃无机保温材料聚苯板外保温系统在美国有20多个州已禁止使用；在英国、德国等欧洲国家也禁止在高层建筑上使用聚苯板体系。而我国的高层建筑比国外的建设量要大得多，聚苯板体系在高层甚至在超高层上广泛应用，是因为可选择的替代产品不多，法规上对节能要求很高而对聚苯板等有机保温材的应用范围还无限制。目前我国难燃保温材料的供应量严重不足。无机保温材料本是传统的保温材料，由于保温等性能不良早已被淘汰。新一代

18、的国产无机保温材料如岩棉不仅要解决材料的强度吸水率和保温性能的问题，还要解决造价问题。无机保温材料要达到相同的保温效果造价要比用聚苯板高得多，也是少有厂家进行研发改良、并难推广的重要原因。按市场规律，供大于求时价格就会下降，这方面还需进行政策扶持。无机保温材料可以和自保温交 流 园 地552009年第4期墙体结合使用，以达到传热系数的要求。而彩钢板目前就完全可以做到用岩棉作芯材，应严格限制聚苯乙烯和聚氨酯作芯材的彩钢板。3.22进行有机保温材料的阻燃性研发并完善抽检措施有机泡沫保温材料的保温性能要优于大部分无机材料，是主流的建筑保温材料。然而使用不经过合格阻燃处理的泡沫板作保温是无视人民生命安

19、全的行为。所以有机泡沫保温材料的耐火性能改良的研究是非常重要的。阻燃性的研究要克服原有添加的阻燃剂燃烧过程中带来对人体构成更大威胁的烟毒性问题。日本的有机保温材料的应用也挺广泛，但其有机保温材料的阻燃性能十分良好，难燃、低烟、低毒。目前有机材料的阻燃性已经不是其研究课题，如何做到绿色可降解是其主要的研究方向。在我国也有科研人员采用化学结构改性技术，选用目前国际先进的无卤化、结碳膨胀性阻燃化技术在聚氨酯泡沫的阻燃研究上取得了一定成果，能够提高泡沫阻燃性、耐温性又降低释放的烟雾毒性。说到底这还是一个价格问题。目前满足强制节能要求的门窗幕墙的费用都很高，相对于人民大众的生命财产安全，这防火部分的投入

20、是不能被轻视的。必须完善施工现场抽样检查机制。3.3构造方面（及时而有效的解决方案）现在很多北方地区设计院的建筑师听到聚苯板不让用的传言后，第一反应都是那我们用什么呢？所以说基于目前的材料供应与市场管理现状上，从施工构造入手是及时而有效的解决方案。3.3.1粘贴方式用全粘方式替代局部粘结方式，避免空气通道导致的烟囱效应，以减小燃烧烈度。3.3.2防火保护面层厚型抹灰面层比薄抹灰更有利于提高保温层的耐火性能，即使薄薄一层砂浆，也比裸板要好得多。在金属和石材幕墙中，大多用的是裸板，保温板与幕墙之间构造上必然留有空隙，焊接作业又比较多，尤其是金属幕墙和金属屋面特别容易起火。所以应该规定高层幕墙必须用

21、难燃材料或在阻燃型泡沫板上作防火保护面层，并且要做好防火分仓隔离处理。还有采取无机保温材料，如FC板等做防火层，复合有机保温材料的复合保温墙体，适合贴面砖，使用寿命长。3.3.3设防火分仓隔离带此项目非常重要，防火隔离构造措施必须作为可燃材料外保温系统的组成部分。现行的建筑防火规范因为出台较早，尚无具体的针对外墙保温的部分，致使外墙整个被覆在可燃物之下的现象很多。规范对防火分区之间的窗间距，窗槛墙高度以及幕墙的封堵高度都有具体的规定，它是把墙体当作不燃物的，这些距离要求会由于可燃外保温材料的包裹而失去意义。建筑物超过一定高度时，特别是洞口周围，应使用不燃或难燃保温材料作防火隔离带，根据情况水平

22、设置在建筑的层与层之间或垂直设置，材料之间应不留空隙,并具有一定的宽度。隔离带可使用岩棉条板，泡沫玻璃，玻化微珠保温砂浆等，聚苯砂浆稍差也可使用。这也可以促进难燃保温材料产量的逐步提升。4总结与展望综上所述，政府应该大力扶持研发和推广防火保温材料，对可燃保温材的阻燃低烟毒性进行规范要求，对其使用范围（如在一定高度的建筑，人员密集场所，幼弱人群使用建筑）进行限制，并规范其防火构造技术措施。节能减排是国策，也是人类持续发展的要素。人民大众的防火安全更是国家的大局。央视的一把火，也会加速促进这些法规的完善。但全国各地还有大量带隐患的建筑正在设计，施工，维护这个国策与大局，刻不容缓。参考文献：1宋长友，陈丹林，季广其，樊旭辉.外墙外保温典型火灾案例选编,建筑科学，2008（2）2季广其.如何看待外保温的防火问题.建设科技，2008（8）作者简介：李晓蕾（1973.10）、女、硕士、建筑师、建筑学建筑科技，中机国际工程设计研究院江苏分院副总建筑师，一级注册建筑师，日本建筑学会会员。王鹏（1974.4），男，硕士，建筑师，建筑学建筑科技，南京东南大学建筑设计研究院。交 流 园 地56