高层建筑外保温材料的火灾危险性及防火安全对策分析

夏建涛

摘要：伴随建筑领域新材料与新技术的发展，以及建筑节能降耗理念的深入落实，诸多类型外墙保温材料在高层建筑当中得到广泛应用，在大幅度提升高层建筑功能与社会经济效益的同时，也为高层建筑埋下火灾安全隐患。基于此，主要针对高层建筑外保温材料的火灾危险性展开相关探讨分析，提出具有一定针对性的防火安全对策。

关键词：高层建筑；外墙保温材料；防火安全

中图分类号：TU998.1      文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2024）03-0110-03

高层建筑外墙保温材料存在一定的火灾风险。近年来，因建筑保温材料导致的火灾事故时有发生，给人们的生命财产安全带来了威胁。这些火灾事故造成了巨大的经济损失，让人们对于建筑保温材料的安全性产生了担忧。所以，无论是承建单位还是相关监督部门，都要充分认识到建筑外保温材料的火灾危险性，要持续研究行之有效的应对措施，从而强化建筑外保温系统的规范性，切实提高其防火安全性，保障人们生命财产安全。

1 高层建筑外保温材料的火灾危险性

保温材料通常是指导热率小于或等于0.2的材料。外墙保温是将保温材料和装饰材料按照某种方法结合，从而达到保温目的。高层建筑外保温材料的火灾危险性主要表现在：第一，产生立体火灾的概率较大。在建筑外立面，外保温材料一旦被引燃，会迅速燃烧，并可能通过燃烧、热辐射和飞火等方式使火灾迅速蔓延。这种迅速蔓延的火势往往在短时间内就能将整幢大楼笼罩在浓烟烈火之中。第二，毒气和烟雾伤害大。外墙保温大多使用的是聚苯泡沫等有机隔热层，同时还会加入大量的卤素类阻燃剂，这些阻燃层在不充分的燃烧及裂解过程中会生成大量CO（一氧化碳）、HCN（氰化氢）等有害气体，会严重威胁人员安全。第三，隐蔽性强。保温材料往往填充在夹层，由于封闭性较好，当被引燃时，在氧浓度较低情况下，初期一般为阴燃，从外部难以发现。而且有机保温材料发烟量大，救援人員难以在第一时间找到着火点实施救援，等发现明火时，火势已经迅速蔓延，错过最佳救援时机，难以控制。现阶段，我国《建筑设计防火规范》和《高层建筑设计防火规范》尚未对墙体耐火隔热做出消防标准规范，致使对墙体的耐火隔热性能没有明确规定。在高层建筑发生火灾的时候，由于温度的变化，外墙保温材料会在温度的作用下表现为砂浆的开裂与掉落，同时，保温材料也会被引燃，增大了火势的传播面积。与此同时，在外墙被点燃之后，因为内部的自动消防系统不能对外墙进行有效保护，特别是在高层建筑外部保温材料被引燃后，更是很难对其进行有效阻止与扑救。

2 国内外高层建筑外保温防火技术现状

2.1  国内外墙保温防火技术现状

现阶段，我国外墙保温主要以聚苯乙烯薄层粉刷为主，仍存有以下几点问题：由于聚苯乙烯薄层喷涂体系防火性能相对不强，发达国家对其适用范围有着严格规定，但在我国目前阶段尚未出台相应标准和规范，因此，几乎所有聚苯板薄抹灰外保温的生产厂都对其存在的火灾风险不够重视。一些国外著名外保温材料公司因为自身消防安全问题，几乎全部的聚苯板薄抹灰的生产厂对其产品不能满足本国有关的安全要求，由于我国现阶段外墙保温市场规范性不足，这些公司进入中国之后，在170m及更高的建筑中广泛使用这种产品。我国高层、超高层建筑采用的外保温方式也较为常见，其风险主要表现为：一是在发生火灾时，有机隔热材料自身燃烧会释放出大量的毒气和火苗，对幸存者构成极大的威胁；二是聚苯板在高温燃烧炙烤中熔融变形，网格布的高温断裂，会引起瓦片脱落，对幸存者和救援人员都构成极大的威胁。在我国，节能建筑正处于发展阶段，但其墙体外保温体系的主要保温材料占到80%左右，且主要采用耐火性能不佳的聚苯薄抹灰体系[1]。

2.2  国外外墙保温防火技术现状

纵观国际上建筑外保温体系的发展历程，可以看出，建筑外保温体系的耐火性能和安全性能始终是建筑外保温体系使用的首要前提。欧美国家掌握较高的外保温技术，对外保温体系提出了较高的消防安全等级标准要求，对各种外保温体系及保温体系都制定了相应的火灾检测方法和分类准则（综合考量其在火灾中的烟尘及有毒物质的排放），并对其在建筑物中的适用区域做出了明确的界定。根据欧洲标准规范ETAG004《有抹面层的外墙外保温复合系统欧洲技术标准认证》中的要求，应根据EN的分类文档EN13501-1《建筑产品或组件的燃烧性能分级》，对从A1到E的耐火级别进行试验，并对试验的绝缘耐火性进行试验。其耐火水平有关试验应分两次进行，分别为针对整体系统与针对绝热层。在进行实验时，必须验证火势是否会通过隔热层扩散，并建议采用阻隔层，阻隔层的耐火性能可以参考该阻隔层的性能清单或大型实验的结果[2]。

3 外保温材料类型

3.1  聚苯乙烯膨胀泡沫塑料（EPS）

GB/T10801.1—2021《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）》明确了EPS耐火建筑材料的耐火级别为B2。EPS是由93%的聚苯和6%～7%的起泡剂组成，在电器、电子包装、食品容器、轻质墙体和公路大坝的软黏土地基中广泛使用。目前，我国对EPS的研究多采用加入阻燃剂进行纳米化处理，对聚合物分子量进行设计，选择特定比例起泡剂，以及对聚合物分子间作用力进行调控，从而使EPS的耐火等级达到B1级别。

3.2  挤塑聚苯乙烯泡沫材料（XPS）

挤压聚苯板乙烯泡沫（XPS）也属于B2级，属于一种可燃性的建筑材料，在GB/T10801.2—2018《绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）》中有详细的要求。XPS是将熔融的聚苯乙烯树脂或其共聚物加入少量添加剂、发泡剂，在专用的挤出机中进行加热挤出，再通过压辊延伸，然后在真空模塑区（也有些工序不要求进行真空模塑）进行降温。与EPS的区别在于，采用了一种可持续挤压的方法，使制品的组织成为一个整体，而非通过对聚苯颗粒进行膨化。XPS具有非常完整的闭孔结构，没有任何颗粒之间的空隙，特殊的分子构成使得其具有很好的保温隔热性、高抗湿性、吸水性、隔音性、高抗压强度、稳定性及抗爬变性。在节约能源的要求下，为了使建筑的整体建筑变得更加轻便，需要寻找一种更好的隔热材料。由于XPS面板的热传导率低于EPS板材，因此符合这个需求。并且因为XPS板材极少吸收水分，即使在受潮情况下，也能够长久地维持良好的绝热性能，具有较高的强度优势，所以应用日益广泛。当前，我国XPS材料的开发主要是向XPS板材中加入阻燃剂，以达到耐火等级由B2到B1的目的[3]。

3.3  泡沫混凝土保温材料

泡沫混凝土材料是利用机械的方法将泡沫水溶液形成，再将泡沫与由硅质材料、钙质材料、水及各种添加剂组成的浆体中经过混合搅拌、浇筑成型、养护而成的一种多孔材料。特点：一是轻质，泡沫混凝土的密度小，一般为200～450kg/m?。二是保温隔热性能好。作为一种常用的隔热材料，其热传导率为0.03～0.1W/（m·K）。三是耐火、隔音性能好。由于其不燃和阻燃特性，将其应用于建筑中，可以改善其火灾防护效果。由于泡沫混凝土是一种多孔的物质，所以也是一种很好的隔音物质，可以用于建筑物的地板和高速公路的隔音板，地下建筑物的顶部等。此外，泡沫混凝土还具备良好可泵性、不透水性、冲击能量吸收性能，可以大规模使用粉煤灰、矿渣、氧化铝赤泥等工业废料作为填料。由于其优异的力学性质，因此被广泛地用于很多方面。但是，现有的泡沫塑料具有密度大，韧性、隔热性能较差，且存有易碎、韧性不足等缺陷。当前，主要是采用外加剂来改善其物理性能[4]。

4 外墙保温材料防火安全措施

4.1  合理选择外墙保温材料

防火材料选用必须科学合理，使防火材料既能防止火災对邻近建筑物破坏，又能防止火势蔓延。所以，在选择保温材料时，应以不燃或不易燃材料为首选目标。目前，国内大多数外墙保温材料以聚合物为主，此类材料虽然经过阻燃处理，但是在发生火灾时依然有一定被引燃概率。因此，在建筑行业中，应推广应用如膨胀玻璃化微珠绝缘浆料等无机保温材料，膨胀玻化微珠绝缘浆不仅防火能力强，成本也较低，但是在实际应用中，必须对其质量进行有效控制，以保证该隔热材料力学性能和隔热性能。

4.2  改善外墙保温技术的标准规范

目前，外墙保温材料的防火问题已经得到国家和有关政府部门的高度重视，在2009年，公安部、住房和城乡建设部共同颁布了《民用建筑外墙外保温系统及外墙装饰施工防火暂行规定》，有效地保证了建筑防火安全。虽然我国已经建立一系列设计标准和规范，然而在此基础上，仍需一套更为完备的施工技术规程、产品标准，对外墙保温技术总体需求和应用领域做出明确界定，同时还应该根据全国统一标准进行检验。例如，聚乙烯隔热材料耐火性较差，在某些发达国家适用领域受到很大的制约，但是目前我国尚未制定出相关的技术规范。采用聚乙烯复合隔热材料作为隔热材料，在很多高层、超高层建筑物中都有应用，给建筑物带来很大的火灾风险。

4.3  依法加强源头监督

《建筑工程消防监督管理规定》经过公安部再次修改，明确了在防火设计审核、验收、登记过程，从而可以避免对建筑外墙保温材料“源头监管”缺失。在对建筑外墙保温材料进行审查并进行验收时，需要建设方、监理方、消防等有关部门加大监督力度。除此之外，还要注意到建筑外墙保温材料存在的消防安全风险，并在此基础上，对有关部门进行防火安全的专项治理，这既对打击外部装饰的违法行为起到了积极的作用，也对在建筑外保温中的非法行为进行了严厉的打击。还要落实建筑企业的防火安全责任制度，强化对建筑工地的监管与引导，并保证建筑防火方面工作，保证建筑内防火系统正常运转。

4.4  落实好施工现场的内部管理工作

相关调查数据显示，施工阶段为外墙保温材料被引燃高发阶段，在施工过程中忽略防火工作，容易发生火灾。为了有效加强施工过程中的防火管理并采取相应防火措施，需要在工程现场进行消防设施建设，还需对工程进行严格监管，从而更好地预防火灾事故。投资单位和建设单位要遵守有关的消防法规和标准，在施工现场要有健全的防火巡查制度，一旦出现火情，应及时排除或改正。施工现场应有明确分隔，包括可燃性废料的集中存放点、居住点等，保证疏散楼梯的通畅，并配有专人巡视。工作人员应根据有关规定，执行防火检查工作。对一些特种工作人员，要有相应的资质证书，以保证项目的安全顺利完成。

4.5  强化技术改进

一是改善材料燃烧性能，提高外墙外保温材料的抗火能力。主要包括：新型界面剂的研制；对现有界面剂进行改进，开发出多品种、高性能的界面剂；研制一种能更好地防止火焰在物质中蔓延的新型阻燃剂；对诸如石棉、矿物棉和玻璃棉之类的无机复合绝热材料进行结构上的改善，以便其更广泛地使用；通过计算机建模与仿真实验，深入研究建筑外保温材料的可燃特性，为新开发的建筑外保温材料的可燃特性提供理论基础。二是改进施工技术，为预防外保温材料在高温下结块、烧滴、脱落等问题，改善了施工工艺。在此基础上，为了保持该体系在火灾状态下的稳定性，并防止火势蔓延，可以考虑使用一种金属制的固件。在隔热材料制造时加入耐火保护膜，从而构成预制构件，并按要求制造出符合地方实际的围护与隔热体系。三是为了避免在起火时，火势会从窗户等开放部分引燃外部隔热体系，从而导致火势的扩散，可在房间里设置防火分隔层，以避免火势的扩散。

5 结束语

现阶段，高层建筑的隔热材料朝着高效、节能、薄层、隔热、防水、外护集成的方向发展，伴随外保温材料应用范围日益扩大，促使在考虑建筑防火问题时需要对内外防火加以全方位综合考虑。诸多火灾所带来的沉痛教训应激起人们的反思，吸取教训，采取针对性措施，从而为高层建筑消防安全提供有力保障。

参考文献

[1]李倩.建筑外墙外保温系统消防安全问题及对策[J].武警学院学报，2021，37（12）：73-76.

[2]王智勇.某高层综合楼外墙外保温系统火灾事故调查与启示[J].中国人民警察大学学报，2022，38（8）：15-18+39.

[3]吴振坤.高层建筑外保温材料的消防安全管理问题及对策研究[J].消防科学与技术，2022，41（9）：1296-1299.

[4]金倩.古建筑消防安全设计难点及对策[J].中国人民警察大学学报，2022，38（12）：48-51.