高层建筑节能的要求使外墙外保温材料的使用越来越广泛,但由于此类材料在堆放量、自身可燃性及施工管理等方面的疏忽,近年来已引发了多起火灾事故,如上海市静安区住宅公寓外保温材料着火而引发立体建筑燃烧、北京央视新址附属文化中心工地由于燃放烟花引燃外墙外保温材料;沈阳皇朝万鑫大厦由于烟花引燃 11 层外阳台的塑料草坪,导致引燃铝塑板结合处可燃胶条、泡沫棒、挤塑板等[1],给人民财产和生命安全带来了一定程度的损失和影响,为此加强对建筑外墙外保温材料的防火措施非常必要。
本文通过对国内外建筑外墙外保温防火技术法规和标准的调研,对目前广泛使用的外墙外保温材料燃烧性能进行分析,结合在火的作用下材料燃烧蔓延、扩散风险发生的可能性及危害进行了研究,并对提升建筑外保温工程的燃烧安全性能提出了建议。
1 国外建筑外墙外保温防火技术法规和标准。
1.1 欧盟。
欧盟对于建筑外墙保温采用技术标准(ETA)的监管手段,2000 年颁布了技术批准导则(ETAG004)《薄抹灰建筑外墙保温系统》,2008 年进行了修订。该导则在防火方面的规定主要有 2 条:
(1)保温材料的燃烧性能按(EN 13501-1:2002)《建筑制品和构件的火灾分级第一部分: 用对火反应试验数据的分级》进行测试分级。
(2)欧盟对外墙保温外部火焰传播的火灾检测还没有统一的标准,此检测应根据各成员国相关要求进行。
1.2 英国。
英国涉及建筑外墙保温防火要求的技术法规是《建筑法规》[2].该法规规定外墙不能提供火焰传播的途径,针对学校、住宅、商业建筑等,考虑建筑物高度和间距等影响因素,对 18 m 以上的建筑物的外部火焰传播做出了明确规定,主要内容包括材料燃烧性能、防火隔断等,且外墙外保温材料燃烧性能不得低于 A2 级。
2002 年,英国颁布了(BS 8414)《外维护结构系统的防火性能:建筑外墙用非承重外围护结构系统的试验方法》。它规定了砖墙、框架外墙保温的外部火焰传播火灾检测方法,通过大尺寸构件的窗口火测试方法来判定火焰传播性能。
1.3 美国。
美国在材料构件防火性能等方面的标准主要有(ASTM E119)《建筑构件及材料的防火性能标准测试方法》,基本与 ISO 国际标准、欧盟等国际标准相同。(ASTM E84)《建筑材料表面燃烧特性标准测试方法》是有关建筑材料表面燃烧的隧道测试方法。UL、FM 2 个保险商实验室都有涉及外墙外保温火灾检测、屋面有机保温材料防火的相关标准。
(NFPA 259)《建筑材料潜热标准测试方法》、(NFPA285)《对于含有可燃成分的外部非承重墙组件火焰传播特性的评价标准测试方法》均涉及了建材和构件的防火测试。(UL 1040)《保温墙体结构防火测试》、(FM 4880)《1 级防火保温墙、屋顶天花板、内部抹面材料或涂料、外墙系统认证标准》是大尺寸构件火灾检测方法标准,研究火焰的传播特性,类似于(BS 8414)《外维护结构系统的防火性能:建筑外墙用非承重外围护结构系统的试验方法》,其方法是用多层阴角的构件来模拟保温覆面时的火灾情形。
美国纽约州的《建筑指令》(《BUILDING CODEOF NEW YORK》)[3]中明确规定,可燃的外墙保温和隔声材料与外侧覆面材料(含密封材料)火焰传播比率不超过 25、烟传播比率不超过 50.燃烧时分解物毒性不能强于在同等条件下纸和木材燃烧时产生的分解物。建筑外墙外保温材料在火灾过程中会出现大面积的火焰传播,从而导致火灾范围的扩大,同时释放出大量的热,对周边物体产生热辐射作用。
EPS、XPS 等有机产品燃烧还会产生大量燃烧滴落物,直接引燃其他可燃物体,使得火灾程度加剧。在燃烧过程中伴随产生的大量有毒有害气体,也给逃生和救援带来极大困难。因此建筑外保温材料在有燃烧源产生时最需防范的是火焰传播、蔓延产生的不可控建筑立体迅速的燃烧。从国外标准和技术法规的制定中除了对涉及外墙外保温的建筑大尺寸构件进行火灾检测和火焰传播特性检测、英国和欧盟标准对材料的燃烧等级有所规定外,对产烟量和滴落物也均有限定。随着中国经济的崛起,城市建筑高度和密度已位于世界前列,做好对建筑外墙外保温的燃烧风险防范工作迫在眉睫。
2 我国建筑外墙外保温材料行业现状和防火技术要求。
2.1 建筑外墙外保温材料行业现状。
建筑外墙外保温材料种类繁多,有机类保温材料:模塑板、挤塑板、酚醛和聚氨酯等;无机类保温材料:岩棉、玻璃棉、泡沫玻璃、发泡水泥板等。各种材料的理化特性、保温性能、施工性能、燃烧性能、生产能耗和生产成本等各有千秋。随着我国住宅建设节能工作的不断深入以及节能标准的不断提高,也开发了许多新型的节能材料,并在住宅建筑中大力推广使用。其中应用于外墙外保温的改性聚异氰脲酸脂、改性聚苯板等也有一定的使用。
经过一段时间的有机外墙外保温材料“休克”使用期后,新版国家标准(GB 50016-2014)《建筑设计防火规范》已批准发布,并已于 2015 年 5 月 1 日起实施。其中“6.7 建筑保温和外墙装饰”首次对不同类型、不同高度建筑外墙外保温材料的燃烧性能提出了明确、严格的要求。随着新标准的实施要求,EPS 板、XPS 板等只有达到 B1、B2级才可在外墙外保温工程中应用,由此,对材性的应用及质量控制尤为重要。
2.2 建筑外墙外保温材料防火技术要求我国建筑材料燃烧性能分级标准为国家标准(GB 8624)《建筑材料及其制品燃烧性能分级》。它采用了(EN 13501-1)《建筑制品和构件的火灾分级 第一部分:用对火反应试验数据的分级》,包括了产烟特性、滴落物附加分级方法以及材料产烟毒性,并在此基础上增加了特殊用途材料的分级方法,其测试方法和材料燃烧性能要求见表 1.
国家标准(GB 8624)《建筑材料及其制品燃烧性能分级》作为燃烧性能分级标准在很多的相关产品标准中得到引用,但由于外墙外保温材料发展迅猛,大家对材料的物理和节能特性的关注更多,对燃烧性能的等级也较为重视,对国家标准中的燃烧性能附加分级和产品特性的结合却缺乏深入研究,导致目前所有引用的产品标准中燃烧性能均没有考虑产烟特性和滴落限定,以致在工程应用验收时也忽略了这些附加分级的技术要求。