淺談外墻外保溫與防火技術設計

石永宏

摘 要 我國“十一五”規劃中提出要完成建筑節能65%總目標。要完成總目標任務，其建筑節能的關鍵就是大力推廣外墻外保溫。但是，目前外墻外保溫系統的防火安全性沒有引起重視。根據三種外墻外保溫系統火反應試驗對比及防火特性，提出了外墻外保溫應設置防火分級以及在設計中應注意的問題。

關鍵詞 外墻外保溫 防火 火反應 試驗 特性 分級 設計

一、我國外墻外保溫防火技術現狀

按照建設部的要求，既有建筑的節能改造要到2020年全部完成。目前，我國面臨新建建筑和既有建筑的雙重建筑節能任務。我國“十一五”規劃中提出要完成建筑節能65%總目標。要完成總目標任務，其建筑節能的關鍵就是大力推廣外墻外保溫。

但對建筑外墻外保溫系統，尤其是高層外墻外保溫系統的防火安全性并未引起足夠重視。目前，我國《建筑設計防火規范》（GBJ16-1987）及《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045-1995）中均未包含對外墻外保溫的防火設計要求。原因一是外墻外保溫技術是最近幾年隨著建筑節能發展而全面開展的一項新技術，二是對外墻外保溫系統的防火性能缺乏重視。在這方面我國與歐洲發達國家存在較大差距，這些國家的相關規范都要求對不同的外保溫系統進行防火性試驗，并根據試驗結果將不同的外保溫系統分為若干等級，不同等級的系統適用在不同防火要求的建筑中。實際上由于聚苯板外墻外保溫系統的防火安全性較差，在德國高度超過22 m的建筑，是不允許使用聚苯板外墻外保溫系統的。而與國外不同的是，國內的建筑以中高層建筑居多，火災發生時救援難度大，對建筑的綜合防火技術尤其是外墻外保溫的防火技術要求更高。

另外，目前國內占有主導地位的聚苯板薄抹灰外墻保溫系統存在如下現象。

1.聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統在國外發達國家在本土應用時因建筑防火安全的要求其使用范圍是有限制的；但在國內使用時卻沒有任何規范或標準對此提出規定。因此幾乎所有聚苯板薄抹灰外墻外保溫作法的生產單位對聚苯板薄抹灰體系的火災隱患視而不見。

2.在國內高層甚至超高層建筑上采用聚苯板薄抹灰網格布貼面磚的外墻外保溫作法相當普遍：一旦火災發生，不僅有機保溫板燃燒時釋放出來的有毒氣體和火焰給逃生者帶來巨大危險，同時聚苯板受熱產生的熱熔縮變形易導致瓷磚墜落傷害逃生人員和救助人員，潛在危險也是相當致命的。

二、三種外墻外保溫系統火反應性試驗

1.試驗目的。三種墻體外保溫體系包括：聚苯板外保溫體系、膠粉聚苯顆粒外保溫體系和巖棉外保溫體系。檢測目的在于對比三種外墻外保溫體系的火反應性能，包括點火性、熱釋放、煙和有毒氣體產生等性能。

2.試驗過程。

（1）試驗描述。

（A）聚苯板外保溫體系試件。試件構成：l0 mm水泥砂漿基底+50 mm聚苯板+5 mm聚合物抹面砂漿（復合耐堿玻纖網格布）。

試件分為開放式和封閉式。開放式是試件四周自然開放不封閉，以此作為觀察樣。試驗開始2 s聚苯板開始熔化收縮，105 s時聚合物抹面砂漿（復合耐堿玻纖網格布）層已和水泥砂漿基底相貼，中間的聚苯板保溫層已不復存在，只可見少許黑色燒結物。封閉式是用聚合物抹面砂漿將試件四周封閉，以此作為測試樣。試件邊角產生裂縫，試驗開始52 s時，從試件裂縫處冒出的煙氣被點燃，燃燒持續約70 s。試驗結束后，將試件外殼敲掉，發現里面已空，只可見少許燒結殘留物。

（B）巖棉板外保溫體系試件。試件構成：10 mm水泥砂漿基底+50 mm巖棉板+5 mm聚合物抹面砂漿（復合耐堿玻纖網格布）。試件分為開放式和封閉式。開放式是試件四周自然開放不封閉，以此作為觀察樣。試驗過程中未被點燃，試驗結束后觀察，發現巖棉板靠熱輻射面顏色略有變深，變色厚度約為3 mm，巖棉板的厚度略有增加（即巖棉板受熱后有膨脹現象），試驗過程中和結束后，無其他明顯變化。封閉式是用聚合物抹面砂漿將試件四周封閉，以此作為測試樣。試驗過程中未被點燃，試件未裂，無明顯變化；試驗結束后，將試件外殼敲掉后也未發現巖棉有明顯變化。

（C）膠粉聚苯顆粒外保溫體系試件。試件構成：10 mm水泥砂漿基底+50 mm膠粉聚苯顆粒保溫材料+5 mm聚合物抹面砂漿（復合耐堿玻纖網格布）。

試件分為開放式和封閉式。開放式是試件四周自然開放不封閉，以此作為觀察樣。試驗過程中未被點燃，試驗結束后觀察，發現保溫層靠熱輻射面顏色略有變深，變色厚度約為3 mm～5 mm，未發現保溫層厚度有明顯變化，也未發現其他明顯變化。封閉式是用聚合物抹面砂漿將試件四周封閉，以此作為測試樣。試驗過程中未被點燃，試件未裂，無明顯變化；試驗結束后，將試件外殼敲掉后發現保溫層靠熱輻射面顏色略有變深，變色厚度為3 mm～5 mm，未發現其他明顯變化。

3.試驗結論。通過對三種主要外保溫材料體系試件的對火反應性試驗可得出以下結論：膠粉聚苯顆粒外保溫體系和巖棉外保溫體系的對火反應性能一致（包括點火性、熱釋放、煙及有毒氣體的產生等性能），并大大優于聚苯板外保溫體系。

三、不同外墻外保溫系統防火特性

從外墻外保溫系統火反應性試驗可看出：

1.聚苯板外墻外保溫系統的防火性能最差。應該引起特別注意的是粘貼法聚苯板外墻外保溫系統，由于是點粘（粘貼面積通常不超過40%），系統本身就存在整體連通的空氣層，火災時很快形成“引火風道”使火災迅速蔓延。雖然使用在建筑外保溫層的聚苯板為阻燃性聚苯板，有一定的自熄性能，但在明火情況下仍會燃燒，并且加入的阻燃劑在燃燒后，生成大量毒害氣體使人中毒而亡或先中毒昏迷而后燒死。燃燒時高發煙性使能見度大受影響，造成心理恐慌、逃生困難，也影響消防人員的撲救工作。另一個值得注意的是高溫輻射時外保溫系統的體積穩定性。觀察外墻外保溫系統火反應性試驗可看出聚苯板外墻外保溫系統在高溫輻射下很快收縮、熔結，在明火狀態下發生燃燒，也就是說在火災發生時（有明火或高溫輻射），聚苯板外墻外保溫系統將很快遭到破壞。目前，有部分企業未經系統研究隨意在聚苯板外保溫體系面層粘貼面磚的做法是非常危險的，火災狀態下聚苯板在受熱后嚴重變形，使面磚飾面層喪失依托，引起面磚層整體脫落造成人員傷害。

2.膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統和巖棉外保溫體系防火性能較好。除了點火性、熱釋放、煙及有毒氣體的產生等性能大大優于聚苯板外保溫體系外，在高溫輻射時，外保溫系統的體積穩定性也具有明顯的優勢。試驗表明，膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統試件不燃燒，保溫層厚度無明顯變化，只是靠熱輻射面的保溫層顏色略有變深，變色厚度約為3 mm～5 mm。膠粉聚苯顆粒保溫材料的這種優勢是通過采用無機膠凝材料包覆易燃聚苯顆粒的方式來實現的，在強熱輻射下，靠近熱源一面的被無機膠凝材料包覆的聚苯顆粒熱熔收縮形成由無機膠凝材料支撐的空腔，該層材料在一定時間內不會發生變形，保持了體型穩定，同時還對下面的材料起到隔熱的作用，從而具有良好的防火穩定性能。

巖棉外保溫體系試驗表明，試件不燃燒，發現巖棉板靠熱輻射面顏色略有變深，變色厚度約為3 mm，巖棉板的厚度略有增加。這是因為巖棉為A級不燃材料，是很好的防火材料。巖棉板受熱后稍有膨脹現象是因為將巖棉擠壓成板時添加了4%左右的黏結劑、防水劑等有機添加劑，這些有機添加劑在受熱后揮發引起巖棉板松脹。

四、外墻外保溫系統防火分級及防火設計

針對聚苯板外墻外保溫系統的應用高度應加以限制、利用巖棉等材料的耐火性能做垂直方向的防火分隔材料來阻擋和延緩火災的蔓延、采用不燃燒材料作外墻外保溫系統。

1.外墻外保溫系統防火分級及防火設計。（1）無防火構造的粘貼聚苯板外墻外保溫系統只適用于10層以下的普通住宅（三類及三類以下建筑）。（2）有防火構造的聚苯板外墻外保溫系統只能應用于19層以下的普通住宅（二類及二類以下建筑），并應根據具體情況設置防火隔離帶。

2.防火技術的基本構造。（1）粘貼聚苯板外墻外保溫技術：首先將門窗口用膠粉聚苯顆粒保溫漿料作口以增加門窗口的防火性，再根據具體情況按垂直方向每隔三層設置一道防火隔離帶，做法是在應設防火隔離帶處不貼聚苯板而用膠粉聚苯顆粒保溫漿料替代，隔離帶在水平方向的長度應是建筑物水平通長，位置應設置在上下窗間，高度宜等于上下窗距，如上下窗間距小于0.9 m，則除了按窗檻墻的高度，做膠粉聚苯顆粒保溫漿料防火隔離帶外，還應在下窗的上檐增設挑出寬度不小于70 cm的不燃燒體水平挑檐。

（2）現澆聚苯板外墻外保溫系統：在每一層的窗上墻設置鋼絲網巖棉板防火隔離構件，該構件的水平寬度比窗洞兩側各寬出200 mm，與聚苯板同時固定于模板內，現澆混凝土時一次成型。再根據具體情況每隔三層設置一道防火隔離帶，做法是在應設防火隔離帶處用同樣厚度的鋼絲網巖棉板替代聚苯板，隔離帶在水平方向的長度應是建筑物水平通長，位置應設置在上下窗間，高度宜等于上下窗距，如上下窗間距小于0.9 m，則除了按窗檻墻的高度做巖棉防火隔離帶外還應在下窗的上檐增設挑出寬度不小于70 cm的不燃燒體水平挑檐。拆模后整體用膠粉聚苯顆粒保溫漿料找平。

（3）膠粉聚苯顆粒外墻外保溫體系、泡沫玻璃外墻外保溫體系以及巖棉外墻外保溫體系，以及經火反應性試驗證明，具有良好防火性能的外墻外保溫體系應用高度不受防火限制。

五、結束語

綜上所述，我國迫切需要建立適合中國國情的防火標準和規范，居安思危，限制防火性能差的外墻外保溫體系使用范圍，尤其注重在高層和超高層建筑外墻上的使用限制，鼓勵推廣使用安全系數更高的外墻外保溫系統，減少火災發生的隱患，降低火災發生時外墻保溫系統對火災的促進作用，進一步規范外墻外保溫市場，逐步達到并超過發達國家外墻外保溫的防火技術水平。