高層建筑外墻保溫系統防火措施研究

摘要：外墻保溫系統是高層建筑的重要組成部分，相當于高層建筑的“外套”，發揮著提升建筑能效的作用。由于保溫材料、施工等方面原因，高層建筑外墻保溫系統引發的火災事故時有發生。針對這一問題，對高層建筑外墻保溫系統防火性能進行研究，分析了外墻保溫系統的消防難點，探討了影響外墻保溫系統防火性能的因素，提出合理選用保溫材料、科學布局防火結構、完善施工標準規范、采取先進防火技術、加大施工監管力度、重視日常維護管理等防火措施。

關鍵詞：高層建筑；外墻保溫系統；防火措施

外墻保溫系統是高層建筑實現節能要求的主要方式，由保溫層、防護層以及固定材料構成。當保溫層中含有有機可燃保溫材料時，即使防護層以及墻體飾面不易燃燒，但若外墻保溫系統施工環節出現缺陷、結構不合理、所用材料超過使用壽命，也會增加火災風險。因此，對高層建筑外墻保溫系統防火措施的研究至關重要，應提出可靠的防火措施，以提升高層建筑的消防安全水平。

1 高層建筑外墻保溫系統消防難點

1.1" 燃點低，火勢蔓延快

高層建筑外墻保溫系統中的保溫材料緊貼墻體砂漿找平層，由一層粘接層與保溫材料組成，常見且應用廣泛的保溫材料有聚苯板、擠塑板、巖棉板等類型，均由有機物制作而成，不僅具有高可燃性，也具有高熱釋放量的特點，高溫狀態或遇明火均容易燃燒。若使用易燃保溫材料建造高層建筑外墻保溫系統，且不進行阻燃處理，一旦發生火災，極易形成立體火勢，快速蔓延，導致火勢難以控制，增加撲救難度。

1.2" 煙霧大，有害氣體多

由有機物制成的保溫材料中含有大量的不飽和基，其屬于具有特殊反應性的化合物，典型特征則是化學反應性極高，燃燒過程中會產生大量熱量與煙霧，且煙霧中含有有害氣體。目前對保溫層進行阻燃處理時，多使用含鹵素類的阻燃劑，燃燒后也會發生化學反應，產生一氧化碳、氰化氫等有毒有害氣體[1]。濃重的煙霧導致火場能見度低，救援視線模糊，影響撲救和人員疏散效率，加之有害氣體多，嚴重威脅滅火救援人員的生命安全。

1.3" 檢測難，火源難以確定

從高層建筑外墻保溫系統的結構來看，保溫層外有由塑料膨脹錨栓、抗裂膠漿、耐堿玻纖網格布等組成的抗裂防護層，以及由柔性耐水膩子、涂料等組成的飾面層。易燃保溫材料位于中間夾層，封閉性良好，火災發生初期，由于氧濃度較低，通常為陰燃，在外部難以被發現。當被發現時已經形成多點燃燒，救援人員無法快速確定著火點并組織有效撲救，而一旦出現明火，火勢蔓延迅速，將錯過最佳救援時機。

2 高層建筑外墻保溫系統防火性能影響因素

2.1" 保溫材料

保溫材料的易燃性是決定高層建筑外墻保溫系統防火性能的核心因素。常用保溫材料有兩種類型，一種為有機保溫材料，另一種為無機保溫材料，兩者在防火性能上具有顯著差異。通常，可發性聚苯乙烯（EPS）、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）等有機保溫材料的氧指數在18%～22%之間，氧指數越低，表示越易燃燒，這類材料起火后燃燒速度可達0.3～0.5m/s，短時間內即可迅速蔓延[2]。而巖棉、玻璃棉等無機保溫材料熔點高，遇火后也不會產生明火與有害氣體，但這類材料具有較高的導熱系數，選擇此類材料建造高層建筑外墻保溫系統，需要通過增加厚度來滿足節能要求，將導致建造成本大幅增加，因此，目前仍以選用有機保溫材料為主。

2.2" 防火構造

防火構造是高層建筑用來阻隔火勢蔓延的屏障，其缺陷會在外墻保溫系統發生火災后加速火勢蔓延。因此，防火構造也是影響高層建筑外墻保溫系統防火性能的因素之一。目前，為預防防火構造缺陷，建筑行業針對高層建筑防火構造的結構設計、具體設置提出標準與要求，如建筑高度超過50m的情況下，需每間隔3層（且間距≤12m）設置一道水平防火隔離帶，寬度不得低于300mm，應采用A級防火材料，但實際的執行效果并不理想，加之諸多防火結構具有隱蔽性，建造期間不及時進場驗收，建筑整體完工后很難發現防火構造缺陷[3]。

2.3" 施工風險

施工中的質量、安全風險會使外墻保溫系統出現質量缺陷或漏洞，成為引發火災的關鍵因素，也可以將施工風險視為影響高層建筑外墻保溫系統防火性能的因素之一。外墻保溫系統的施工風險經常出現在細節之處，如未能用防火密封膠嚴密填實保溫材料拼接縫，導致保溫系統出現連續火道；防火隔離帶被錨固件穿透失去效用等。外墻保溫系統施工時，建筑主體結構建造已經結束，有時會與干掛石材、幕墻施工、機電安裝等作業交叉進行，交叉作業期間若對切割、焊接等動火作業把控不嚴格，火星容易引燃或損壞保溫材料，遺留質量隱患，導致保溫材料防火性能下降。

3 高層建筑外墻保溫系統防火措施

3.1" 合理選用保溫材料

易燃的保溫材料不僅是誘發高層建筑外墻保溫系統火災的關鍵因素，對系統防火性能的影響也不容小覷，從保溫材料選用入手研討防火措施無疑是最直接、有效的切入點。一方面，要求高層建筑的設計單位、建設單位、施工單位等主體嚴格落實國家規定選用標準，做到按建筑高度選用材料。如建筑高度在24～100m區間內，應選用氧指數超過30%且經過阻燃劑處理的B1級難燃材料，保溫材料可以為酚醛樹脂板、阻燃劑可以為氫氧化鋁；而建筑高度超過100m時，要求選用保溫材料燃燒熱值低于2MJ/kg的A級不燃材料，可以為巖棉或發泡陶瓷板[4]。同時，高層建筑施工企業應合理分配資金，在預算允許前提下盡量選用無機保溫材料，打造無機外墻保溫系統增強防火性能。另一方面，材料領域也應充分認識目前保溫材料存在的性能缺陷，提升建筑外墻保溫材料改性研究力度，研發新型復合型不燃、難燃材料，降低保溫材料的氧指數、發煙密度、導熱系數，并積極優化技術，降低材料研發與生成成本，確保可以大規模、大范圍使用，以便及早取代易燃的有機保溫材料，豐富保溫材料的選擇。

3.2" 科學布局防火結構

防火結構能夠阻隔高層建筑外層保溫系統火勢，也能提升高層建筑整體防火性能，實現防火結構的科學布局。在高層建筑建造中，應按照規定合理設置立體化防火分區，并加強防火結構細節的精細化處理，使高層建筑具備科學的火勢傳播阻斷路徑。具體來講，既要為高層建筑外墻保溫系統設置水平防火隔離帶，也要設置垂直防火隔離帶，水平防火隔離帶的設置位置、寬度以及所用材料必須符合要求；垂直防火隔離帶應貫通整個建筑，且在建筑轉角或板塊接縫位置均應設置垂直防火隔離帶，并采用復合構造，如陶瓷纖維毯與防火板復合構成，提升垂直防火隔離帶的耐火極限，所用材料的厚度也必須符合規定。細節處理上，結合高層建筑的特殊性，在其外墻上合理增設防火結構，如為幕墻安裝防火挑檐，阻止火勢向上卷吸，控制火勢蔓延，使防火結構及其布局更加完善。

3.3" 完善施工標準規范

針對高層建筑外墻保溫系統施工制定完善的標準規范，能夠控制施工風險，減少隱蔽性質量、安全問題，提升外墻保溫系統的防火性能，也是有效的防火措施。具體來講，粘貼保溫材料時應采用條粘法或點框法，涂抹黏結劑的面積至少應為保溫材料面積的40%，并錯縫粘貼，材料之間的縫隙應控制在2mm以下，保證材料平整度與垂直度符合要求后再粘貼，使其能夠與基層墻貼緊密黏結。粘貼保溫材料24h后可以安裝錨固件，安裝間距控制在300～500mm之間，且每平方米內至少應安裝6個錨固件，錨固件嵌入基層墻體必須達到一定深度，通常不小于25mm。形成保溫層后，應對管道、電纜橋架穿越位置與保溫層形成的間隙進行處理，采用防火性材料進行封堵，與管道的間隙要求用耐火極限在2h以上的封堵材料處理，與電纜橋架的間隙要求用通過專業不燃性測試的防火泥，應嚴格控制封堵質量，確保做到無縫隙。此外，針對不同的保溫材料要結合其性能、使用要求制定針對性施工標準，如巖棉板需要配制專用WAE-202膠黏劑，配制過程中必須使用潔凈水，液體量與粉劑的添加比例為1：5，攪拌5～7min，待其均勻后進行熟化處理，通常為5min。基于以上詳細、嚴格的施工標準，切實減少外層保溫系統的缺陷。

3.4" 采用先進防火技術

利用先進防火技術，能夠為高層建筑構建主動防御火災體系，實現火情的實時預警，提升外墻保溫系統火災防控能力。高層建筑建設單位、使用單位等主體可以依托智能技術手段，打造智能化火災防控體系。實施外墻保溫系統火災動態監測技術，通過分布式光纖傳感系統、人工智能視覺識別系統，對高層建筑外墻的溫度變化、煙霧量進行識別，精準判斷火情。利用高清攝像頭、高時域反射技術等手段精準定位火點，以便抓住最佳救援時機，及時控制火勢。同時，也可以采用先進的材料技術，增強外墻保溫系統的主動防火能力，如利用硅烷偶聯劑處理納米氫氧化鎂，使其融入EPS材料中，使原本易燃的有機保溫材料中形成致密的阻隔層，即使發生火災也能夠抑制其中自由基的鏈式反應，從而降低氧指數以及煙密度。還可以利用無人機、物聯網等先進技術，由無人機搭載高精度紅外熱像儀，識別高層建筑外墻局部過熱情況，以真實的熱力圖反映著火點，通過物聯網技術傳回相關信息，以便及時識別外墻保溫系統的火災隱患。

3.5" 加大施工監管力度

高層建筑外墻保溫系統施工對其防火性具有決定性的影響，除了依賴完善的施工標準加強施工技術、行為規范外，還要依靠全流程的施工監管體系，從材料入場至工程驗收，采取嚴格的監管措施，從源頭預防外墻保溫系統質量問題，確保有效實現其防火性能。在施工期間，監管人員應落實全過程動態監管機制，針對材料要認真溯源，了解每批保溫材料的生產廠商，認真核對質量檢測報告、燃燒性能報告，查看運輸記錄、保存記錄有無異常，核對使用期限，禁止超過使用期限的材料入場。要進行現場抽檢，隨身攜帶便攜式氧指數儀，對于不符合規定的材料，立即做出處理，并對同批次材料進行追溯。針對施工應認真按照施工標準落實監管，規范施工人員行為，及時檢測施工質量，每日、每周、每月乃至每項施工結束后均要進行質量檢查，發現不合規、不合標情況，應要求施工人員立即整改，并在整改后進行再次檢查，直至整改合格；嚴格監督交叉作業施工現場，動火、動電作業必須通過審批。在驗收階段，監管人員應高度重視隱蔽工程的驗收，采取先進的技術手段對外墻保溫系統內部有無空腔、防火隔離帶是否連續進行檢測；重視整體驗收，可以根據行業規定進行實體火試驗，對于不符合質量要求、未通過驗收的部分，應責令施工單位整改。通過嚴格的施工監管，提升高層建筑外墻保溫系統質量，以便降低火災發生風險。

4 結束語

綜上所述，高層建筑外墻保溫系統消防難點多、防火性能影響因素多，采取有效的防火措施對提升高層建筑防火性能具有重要意義。在實施防火措施時，要兼顧控制與預防兩個維度，針對影響高層建筑外墻保溫系統防火性能的因素，通過合理選材、科學布局、完善標準措施進行直接控制，也應以先進的防火技術、嚴格的施工監管、有效的日常維護加強預防，避免高層建筑外墻保溫系統防火性能受到影響，從而有效保障高層建筑外墻保溫系統的消防安全。

參考文獻

[1]何鵬飛，高虎，侯佳.建筑外墻保溫材料防火性能分析[J].居舍，2024（15）：26-29.

[2]夏建濤.高層建筑外保溫材料的火災危險性及防火安全對策分析[J].今日消防，2024，9（3）：110-112.

[3]萬長劍.高層建筑外墻保溫系統防火措施研究[J].中國建筑裝飾裝修，2024（3）：105-107.

[4]潘姍姍.高層建筑外墻外保溫系統火災原因分析及防火措施[J].今日消防，2022，7（12）：97-99.