高層建筑外墻保溫系統防火措施研究

萬長劍

近年來，建筑外墻外保溫系統的施工技術日漸成熟，保溫形式不斷更新。但隨著人們對建筑節能要求的不斷提高，外墻外保溫系統施工工藝也在日益更新，除了承擔著建筑節能的重擔，還要滿足業主對建筑的美觀、防火、使用安全等要求。在傳統的工藝做法中，外墻外保溫系統普遍由找平層、保溫層、保溫砂漿、面層構成，施工工藝繁瑣，對每層的垂直度、表面平整度要求高，需要采取切實可行的防火措施，進一步增強高層建筑外墻保溫系統的防火性能。

1 保溫材料的種類

建筑外墻保溫材料是一種廣泛應用于現代建筑中的材料。它具有優良的隔熱、保溫性能，可以有效降低建筑的能耗，提高室內舒適度。目前，我國高層建筑使用的外墻保溫材料主要分2 種：第1，無機類保溫材料。這類保溫材料有著優良的防火性能和阻燃性能。一般來說，這種材料即使遇到明火，也不會造成大面積的火勢蔓延，所以使用這種材料作為外墻保溫材料幾乎不存在火災隱患。不過，這類材料除了防火性能表現優異之外，其他方面的性能并不能很好滿足外墻保溫需求，故而在外墻施工中的適用性不強。第2，復合型絕熱材料。這種材料有著有機類和無機類保溫材料的優勢，是一種阻燃性非常強的材料，將其用作外墻保溫材料，基本不存在火災隱患[1]。

2 保溫材料抗火性能分析

2.1 擠塑聚苯乙烯泡沫板

擠塑聚苯乙烯泡沫板（Extruded Polystyrene Board，XPS） 是由一種新型的聚苯泡沫塑料經過特種加工而成的一種新型的塑料發泡制品。與普通的聚乙烯復合面板（Expanded Polystyrene Board，EPS）相比，該面板的強度和保溫性能均優于普通的EPS 板。XPS 體系是在EPS 體系基礎上發展起來的一種新型隔熱體系。XPS 擠塑板材的抗火性能，由于其與EPS 板的物理特性一樣，都是一種有機類材料，因此其阻燃性能較低，是一種可燃性物質。但其燃燒性能在B2級，需要添加阻燃劑，才能勉強達到B1 級[2]。

2.2 聚氨酯外墻保溫

聚氨酯外墻保溫是一種新型的無機復合隔熱材料，目前主要采用的是在生產過程中進行泡沫成型和在生產過程中進行熱壓成型。聚氨酯屬于有機物質，具有B2 級燃燒特性，屬于易燃物質，加入阻燃劑后也可以到達B1 級，通常按照B2 級別進行加工。它的強迫點火溫度是310 ℃，而它的自燃溫度是415 ℃。聚氨酯在加熱過程中會分解成可燃氣體，在不充分燃燒的情況下會形成大量的煙霧，而煙霧中會有產生一些有毒的物質，如一氧化碳、二氧化碳、氰化氫、甲醛等，容易造成人身傷害。

2.3 酚醛泡沫制品

酚醛泡沫制品是一種難燃絕熱保溫材料，是以改性苯酚樹脂為主，增加多種添加劑后制作而成的閉孔型硬質泡沫塑料。酚醛發泡物質的導熱性很小，保溫效果好，而且還具備防水和隔離蒸汽的特性。

該泡沫的耐火性為B1 級，通過對泡沫進行處理，可以使泡沫的耐火性提高至A 級。總而言之，酚醛泡沫制品的隔熱效果好，防火能力強，在當前的各類保溫材料中，其屬于比較理想的防火節能材料[3]。

2.4 真空絕熱板

真空隔熱面板（Super Thin Panel，STP）是一種在內襯增加防潮面層形成的新型真空隔熱材料，可以防止由于大氣的流動而產生的熱量，熱傳導率非常小，工作年限可達60 a，與建筑的使用年限幾乎相同，是國際上一種新型的、高性能的隔熱材料。

STP 是一種不燃材料，其燃燒特性可達A 級，符合我國民用建筑外墻的消防需求，是一種新型、高效、非燃型的建筑隔熱材料，具有廣泛的發展潛力[4]。

3 工程概況

某教育基地施工工程地上為10 層，地下為2 層，主體的結構設計為框架結構，建筑高度36.8 m，建筑面積36683 m2，建筑功能為教學教室、實驗室等綜合樓。為確保建筑外墻保溫材料的安全，預防安全隱患發生，應根據工程實際選用保溫材料。

該工程的北立面、西立面和南立面1 ～4 軸采用保溫裝飾一體板傳熱系數：0.53 W/m·K，面層共4 種裝飾效果（仿鋁板800 mm×1200 mm 外墻涂料、仿花崗巖石材600 mm×600 mm外墻涂料、仿鋁板300 mm×600 mm 外墻涂料、高級外墻涂料），保溫層為50 mm 厚擠塑聚苯板（材料防火性能均為B1 級）。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程及施工準備

施工工藝流程大致如下：施工準備—基層檢查—基層處理—彈放基準線—粘貼保溫材料—打錨固件—校正板面—打密封膠—揭保護膜—驗收。

施工準備主要遵循以下9 方面：

1）參加施工的有關人員要認真熟悉施工圖紙，與設計人員、監理工程師、甲方現場代表進行技術交底，理解設計意圖，同時對照相關的施工規范、驗收標準，結合本工程實際情況明確各項技術要求和指標。技術問題和圖紙問題要在施工前得到解決與落實，及時辦理設計變更[5]。

2）現場踏勘。項目負責人要在充分理解設計意圖和熟悉施工圖紙后，負責組織項目部的項目總工、施工員、班組長前往施工現場實地踏勘，了解該工程的實際狀況，對節點、轉角、孔洞、保溫墻面與非保溫墻面的銜接及圖紙上難以表現的細部問題做到心中有數，并及時與設計人員溝通。同時對施工平面布置計劃、材料垂直運輸計劃進行核實和修正[6]。

3）在業主現場代表的主持下，與監理工程師、總包單位、其他分部和分項工程負責人就相互協調配合、各工種工序之間的銜接和交叉作業作出統一安排。

4）對施工人員進行上崗前的操作技術培訓和安全規章制度教育。

5）設計的外墻保溫分格方案，并經甲方認可后再施工（包括整體和線條劃分方案的確認）。

6）基層處理。基層質量的好壞直接影響到外墻一體板的施工安裝質量。施工作業前應檢查以下相關內容：第1，墻面抹灰層養護期應大于28 d，以滿足安裝的要求。第2，墻面抹灰層平整度符合中級抹灰的標準，即使用2 m 的直尺檢驗且接縫間隙不大于10 mm。第3，陰陽角的邊緣應垂直，沒有明顯的凹凸等缺陷。第4，雨棚、窗臺、外部裝飾線應水平豎直，墻面沒有施工孔洞。

7）落實施工用電用水。

8）建立材料庫房，庫房除了要有足夠的容量外，還必須避風雨、防潮濕。庫房內的材料應根據品種分別堆放，并張掛醒目標牌，避免在發放和使用中混淆。

9）主要施工工具包括手提電動攪拌器、手提切割機、電纜線排、電錘、臺鋸、靠尺等。

4.2 操作要點

4.2.1 放基準線

具體步驟：第1，在施工的墻面上依據設計劃分方案，并在每個墻面上用墨盒彈測出縱橫基準線。第2，質量標準要符合設計圖紙的要求，并采用卷尺測量。

4.2.2 拌制粘結劑

用專用的粘結劑加入適當的水，利用電動攪拌器充分攪拌均勻。

4.2.3 粘貼一體板

粘貼一體板可按以下3 步進行：

1）在一體板背面涂上混合均勻的粘結劑，采用點涂或條涂的方式。每個黏結的直徑不小于200 mm，每平方米不少于8 個黏結點。用手緩慢將一體板推靠到墻上，然后用橡皮錘均勻敲擊板表面，以調整一體板的安裝位置，使全部板面平整并對齊分格縫。

2）驗收要求包括整體平整度應該≤3 mm/2 m，板縫高差≤3 mm。確保每平方米不少于8 個結點，每個黏結點的直徑不小于200 mm，總的黏結面積大于等于板面的40%，位置應水平、豎直并整齊排列。

3）檢驗方法可以采用靠尺靠在粘貼完的板面上，然后利用塞尺檢查縫隙大小，使用小木槌輕輕敲擊板面，依據空鼓范圍判斷黏結面積的大小以及粘貼點的數目。

4.2.4 打錨固件

機械緊固件應在一體板粘貼好以后進行安裝。緊固件的安裝間距應按300 ～500 mm 設置，必要時增加外壓件，調整板縫高差。無論是安裝內緊固件還是外緊固件，其受力都不應過大，以避免板面上產生波形。此外，應依據板面平整度進行調整。

4.2.5 一體板的固定

一體板粘貼位置確定后，在每塊板的上邊和下邊分別布置一個錨固件，錨固件應以300 ～500 mm 的間格安裝在兩塊板之間，并根據板表面的平整度調整力的大小，以免造成版面的波浪形狀。

4.2.6 質量要求

緊固件安裝齊全，壓力適度。檢測方法：目測法。

彈分格線，貼紙膠帶，用專門清潔劑將施膠版面清洗干凈，依據分格的寬度要求彈出分格線，然后沿分格線粘貼上紙膠帶。

打密封膠，首先用密封膠槍在分格縫內均勻、適當地涂抹密封膠，然后用刮平刀刮平，要求板上密封膠的寬度約為12 ～18 mm，打膠施工完后，撕下紙膠帶。質量要求：無痕跡，無污垢。

4.2.7 清掃板面

清潔裝飾板邊緣的灰塵和污垢，去除保護膜，然后用干凈的毛巾去除黏合膠殘留物。如果板面部分粘有砂漿等，則應使用清水沖刷干凈。質量要求：無污漬或污垢；檢測方法：目測法。

4.2.8 施工說明

基準線：施工開始后，在豎向和橫向上以初始施工線作為施工起點，并保持四周墻面上的圖形在相對位置保持不變。一般情況下，施工縱向基準線應放在建筑物上部，施工水平基準線應放在陰陽角部的輪廓作為基準線。施工時所有基準線都須占線施工。

施工順序：縱向的施工一般是按自下而上的順序進行施工。但是，為確保每塊板位于四周墻上且保持在同一個水平線上，應從建筑物周圍墻面上的同一基準線開始，向上和向下進行粘貼。

水平施工時，先施工陽角然后施工陰角。大面積施工前，確保特殊結構（如門窗）的對稱性和均勻性。

5 高層建筑外墻保溫系統防火措施

5.1 從高層建筑的實際情況出發，合理布置建筑外墻保溫系統

合理布置建筑外墻保溫系統應該遵循：

1）根據保溫層的選用，選用不燃燒的材質，在建筑結構的基礎上進行縱向、橫向的隔離。

2）在建筑外墻保溫系統中，可通過對不同部分之間設置防火隔離帶，阻止火勢蔓延，保護建筑的局部區域。同時，在外墻保溫系統使用防火涂層，降低材料的燃燒性能，避免火勢進一步蔓延。

3）引入隔離層，減少熱量傳導，降低保溫材料的溫度。確保外墻保溫系統的構建方式能夠抵御火災的影響，避免脫落或產生二次災害。

5.2 采取外墻保溫材料的相關防火安全技術

采取外墻保溫材料的防火技術，具體為：

1）建筑的防火板材、建筑結構角頭的部位與建筑承重墻的部位間的分隔必須采用不燃保溫材料。在此期間，要在建筑物外部隔熱層的關鍵位置安裝一根隔離梁。目前，常用的消防安全設計方法是在建筑的整個外墻保溫工程中使用不燃材料作為填料，以充分發揮其對整個外墻結構的支撐作用。

2）在建筑工程的外墻保溫設計中，應該選擇不燃燒的材料，對外墻進行均勻噴涂，以保證其能完全覆蓋整個外墻。

3）外墻保溫系統需要定期檢查和維護，確保材料的防火性能不受損。及時修復受損部分，以保持系統的完整性和安全性。在外墻保溫系統區域設置消防報警裝置、滅火器材等消防設施，以便在火災發生時能夠及時采取措施。

5.3 完善落實標準規范，加強監督管理力度

各級建筑部門要認真學習火災事故教訓，認真落實火災安全責任體系。必須進一步加強防火安全知識的宣傳和教育，增強防火安全意識。所有建設項目的有關人員必須確保項目質量，建設單位不得明示或暗示使用不符合標準和規范要求的節能材料。建設單位應對進入建設現場的建筑物隔熱材料進行檢查，確保建筑質量滿足建設要求。相關功能部門應緊密合作，加強監督和檢查，排除火災安全隱患，從根本上杜絕火災的發生。

5.4 加大培訓力度

建筑管理人員應接受防火安全培訓，了解如何正確使用消防設備，如何應對火災緊急情況以及在火災發生時的疏散措施。

建筑設計師、施工人員、消防專家等相關人員應保持緊密的合作和溝通，確保充分考慮外墻保溫系統的防火設計和安全應用。針對外墻保溫系統的防火設計和安全應用，不斷進行研究和改進，以適應不同的建筑環境和需求。

6 結語

目前，建筑行業的發展速度很快，帶動了建材行業的快速發展，外墻保溫材料種類很多，但是由于國內對保溫系統的耐火性能研究較少，且缺少相關的專業技術標準，很多外墻保溫材料的耐火性能不符合標準。建筑外墻保溫系統是當前建筑行業的重要課題，保溫材料的防火性能更是保障建筑安全的重要方面之一。目前，國際上對墻體材料的相關標準尚不健全，墻體材料的老化、自燃、防火、施工周期長，以及管理人員的忽視等問題，使墻體材料在使用過程中經常發生防火安全問題。當出現火情時，會產生許多濃煙、劇毒的氣體，造成嚴重的人員傷害。故而，針對高層建筑外墻保溫系統防火措施展開深入研究尤為必要。因此，要結合高層建筑工程實際，選用合適的保溫材料，保證建筑外墻保溫系統耐火性能符合工程安全要求，同時設置配套的消防設施，將火災發生率降到最低，全面保障居民的生命財產安全。