酚醛板其實,從近幾年的新聞報道中我們不難發(fā)現(xiàn),2008年央視北配樓的外墻失火,北京奧林匹克乒乓球館的失火,上海11.15的特大火災(圖1),以及2011年春節(jié)時沈陽皇朝萬鑫酒店(圖2)的特大火災事故發(fā)生,酚醛板都與建筑物外墻使用有機類保溫材料密切關聯(lián)。有機類保溫材料的易燃性,過火面積的快速性,失火時濃煙散發(fā)的有毒性,對社會安定和生命安全的災難性創(chuàng)傷,再次向從事建筑節(jié)能領域的工作人士敲響了警鐘,酚醛板督促我們好好深思。
二, 我國建筑節(jié)能保溫材料的燃燒性能對比
目前我國建筑節(jié)能領域使用的保溫材料,根據(jù)防火性能和材質(zhì)性能的不同,大致分為三大類別:第一類是以火山巖礦物質(zhì)和玻璃棉為主的無機保溫材料,屬不燃型保溫材料;第二類是以膠粉 聚苯顆粒 砂漿為主的有機和無機復合成型的保溫材料,以及燃燒后形成碳化物質(zhì)的酚醛保溫,屬難燃型材料;第三類是以熱塑性聚苯乙烯泡沫塑料和熱固性聚氨酯硬泡為主的有機類保溫材料,屬阻燃型材料。(詳見下表)
燃燒性能等級 |
材料名稱 |
A級(不燃型) |
無機保溫砂漿(膨脹玻化微珠) |
巖(礦)棉 |
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泡沫玻璃 |
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B1級(難燃型) |
酚醛 |
膠粉聚苯顆粒 |
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B2級(阻燃型) |
模塑聚苯板(EPS) |
擠塑聚苯板(XPS) |
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聚氨酯(PU) |
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聚乙烯(PE) |
根據(jù)國家公安部,住房和城鄉(xiāng)建設部公通字【2009】46號《民用建筑外保溫系統(tǒng)外墻裝飾防火暫行規(guī)定》,以及上海市滬建安質(zhì)監(jiān)【2010】134號《關于加強本市民用建筑外保溫系統(tǒng)防火質(zhì)量管理的通知》“民用建筑外墻保溫材料的燃燒性能宜為A級,且不宜低于B2級”規(guī)定,已對不同的建筑物類別和建筑物高度,對保溫材料選用,燃燒性能的區(qū)別以及建筑物設置防火隔離帶的措施均有明確的細則要求。
三,有機保溫材料阻燃和難燃防火性能的分析
1,所謂阻燃酚醛板:是指能在相對溫度下阻止燃燒,超出相對溫度就不存在阻止燃燒的作用。有機類保溫材料一旦被點燃,所謂阻燃性能瞬間消失,不但不阻止燃燒,反而幫助燃燒。阻燃型有機類保溫材料一旦失火,瞬間形成高溫溶滴物,凡被滴落之處又重新形成新的燃燒點。上海11.15大火和沈陽皇朝萬鑫酒店大火后的建筑物體殘骸,都印證了一個事實:所謂的阻燃型保溫材料層都被燒得皮骨無存。
所謂難燃酚醛板:是指在相對溫度下難以燃燒,可以理解為離火自熄,但不等于不燃燒。難燃材料中的有機聚苯顆粒,一旦被燒盡,墻面就形成大大小小的空洞,無法支撐裝飾層的負重,最終形成保溫層的整體垮塌。
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四,聚苯乙烯泡沫熱塑性材料(EPS)的燃燒性能特點
EPS的導熱系數(shù)為0.041 W/(m·K),但含有大量的不飽基(—N=C=O)類化學反應性極高的化合物。它的材性基本上由炭氫元素即發(fā)泡類的有機類化學材料復合組成,屬于易燃材料;通過添加阻燃劑等其它助劑,才被劃定為阻燃B2級。該材料的熱變形溫度約在70℃~98℃,倘若未經(jīng)阻燃處理,氧指數(shù)僅為18%。它的燃燒特征:一旦接觸明火和高溫會發(fā)生分解反應或降解反應,材料自身溫度同比會快速升高。與此同時,因高溫而產(chǎn)生的可燃氣體與空氣中的氧氣會發(fā)生化學反應引發(fā)燃燒。其燃燒過程:先變形軟化,然后
五,聚氨酯硬泡沫熱固性材料(板材和液體)的燃燒性能特點
該材料的導熱系數(shù)為0.024 w/m.k,成份中含有異氰酸酯(通常稱呼黒料)和組合聚醚(通常稱呼白料)二種易燃液體,內(nèi)部結構呈多孔發(fā)泡狀態(tài),添加阻燃劑等其它助劑,才能劃定為阻燃B2級。它的熱變形溫度約在200°C左右,若未經(jīng)阻燃處理或降低阻燃處理成分,氧指數(shù)僅為16.5%。它的燃燒特征:接觸明火和高溫時,材料的溫度會發(fā)生分解反應或降解反應,因可燃氣體與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應引發(fā)分解和燃燒。其燃燒過程:先燃燒,后炭化,
1,空腔部位隱患:聚苯乙烯泡沫塑料板材和聚氨酯硬泡沫板材保溫系統(tǒng),在墻體構造上形成的空腔部位是助燃火勢的拔風筒體。該二種材料之所以不能與砂漿100%粘結在內(nèi)外墻體上,只能是40-50%的點狀粘結工藝,留有50-60%未粘結空隙部位俗稱為“空腔”;是因為其材性會在四季氣候變化早晚溫差比大的情況下,產(chǎn)生較大的熱脹冷縮。如果100%與墻體粘結,就會因熱脹冷縮而自然性的崩裂,開裂,鼓起等,帶動外墻體裝飾層面的損壞。為此上海市城鄉(xiāng)和建設委員會頒布的DGJ08-113-2009《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)程》中明確規(guī)定:聚苯板(EPS.XPS)薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng),保溫裝飾板外墻外保溫系統(tǒng),凡墻體外裝飾是涂料飾面的,聚苯板材粘結面積40%;墻體外裝飾是面磚飾面的,聚苯板粘貼面積50%。
該材料的保溫系統(tǒng)有耐堿網(wǎng)格布和約5-8mm厚度的抹面砂漿作為保護層,板材內(nèi)側與墻體留有50-60%的面積空腔,而且是整棟建筑物體上下左右的貫通空腔,如果幾毫米的罩面保護層受到損壞,裸露的板材就會直面太陽紫外線的輻射和風吹雨淋加速其老化期。該材料在高溫下會自然收縮變形,非常容易被明火點燃,一旦形成火點,留在墻體上貫通空腔,就自然拔風助長火勢燃燒蔓延,同時蔓延的火勢又會借助拔助的風力,向所有貫通空腔區(qū)域蔓延燃燒,快速的形成過火面積,短時間內(nèi)就將整個建筑物呑噬在火海中。有機板材被燃燒形成的熔滴物,飄落或滴落之處,都會點燃其它易燃物體,形成新的燃燒點。有機保溫材料在墻體留有的空腔構造,是失火過火面積迅速擴大的原因所在。
2,耐候性能差:有機保溫板材的容重為20-22公斤/m3,抗風壓和抗震能力極差。根據(jù)國家和地方標準的規(guī)定,20米高度以上的墻體,必須使用5個/m2錨固件并呈梅花狀排列,固定在墻體結構深處,以此提高保溫系統(tǒng)的安全性。如果施工不規(guī)范,遇上大風天氣,輕質(zhì)的有機板材被風力吹落在所難免,如圖所示:
3,老化期短:我國對建筑物的使用壽命一般定為70年,而國家頒布的相關文件和標準則對聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯硬泡沫板材定為25年的老化期(實驗室模擬狀態(tài)下)。在高溫和低溫下,有機保溫材料如何自然加速老化,到底有多少年的老化期,目前尚無實際應用成果結論。
而國外的成熟經(jīng)驗,是將聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯硬泡沫板置放于建筑結構墻體中心部位,兩側均由其它無機墻體材料圍護(俗稱“三明治工藝”), 酚醛板不僅避免有機類保溫材料易燃性能缺點,而且相對延長保溫材料的老化期限。我國目前推廣的施工工藝是將有機類板材粘貼在外墻體上,外抹幾毫米的抗裂砂漿作為保護層,直面四季溫差,刮風雨淋,紫外線輻射等自然氣候的變化,所謂老化期25年的定論有待科學實踐考證。
4,滲水滲漏:因為有機類板材容重很輕,錨栓將其固定的同時,還必須嵌入墻體深處。假如未對錨栓末端部位做防水處理;假如外抹的抗裂砂漿出現(xiàn)裂縫;假如板材與板材縫隙處拼接不嚴密;假如板材因溫差產(chǎn)生膨脹,空鼓和開裂等形成滲水點,水就會順著錨栓螺紋進入墻體深處酚醛板,并流淌到墻體空腔內(nèi),日久積累,就會在建筑物的貫通空腔部位內(nèi),形成大大小小的蓄水池,在熱脹冷縮的壓力下向結構墻體侵蝕。為什么精裝修室內(nèi)四周出現(xiàn)霉點;為什么外墻體表面出現(xiàn)涂料開裂,面磚脫落等現(xiàn)象,原因之一墻體滲水所致。如果進行局部維修,無法根本解決問題,因為水已進入墻體空腔部位,除非鏟除外墻保溫層和裝飾層整體維修。
5,裝修破壞:諸多用戶入住后,都會從里到外在墻面上進行功能性挖掘和打洞。如:空調(diào)洞,淋浴器排煙管道洞,固定晾衣架洞,電話線和網(wǎng)絡線洞,安裝防盜窗等。用戶所打掘的功能性新洞,直接損壞外墻體的保溫層,造成有機類保溫材料的直接暴露,對于防治火災和防治滲水都帶來困難和隱患,
6,承重無力:聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯硬泡沫均屬于輕質(zhì)材料,自身無力負重外裝飾的面磚等重質(zhì)材料。因此凡是建筑物外墻體確定使用上述二種保溫產(chǎn)品的,設計上一般采用外墻涂料而不是瓷磚飾面。如果將有機保溫板材粘貼在內(nèi)墻上,它連畫框,書法框,照相架等都無法承重;我們所見到的商務樓出租或售賣后,客戶入住裝修將其鏟除,丟棄在垃圾堆放點的現(xiàn)象,就是承重無力的佐證。為了墻體節(jié)能驗收通過,將有機保溫材料粘貼上墻;因為該材料不堪輕微負重又將其鏟除丟棄,資金財力浪費,酚醛板墻體節(jié)能保溫名存實亡。
7,維修艱難:使用有機類保溫材料系統(tǒng)所引發(fā)的火災事故,所產(chǎn)生的滲水滲漏,外墻體表層開裂脫落,蟲蟻嗤咬等問題,是建筑節(jié)能保溫工程中所呈現(xiàn)的客觀事實。即使未產(chǎn)生上述問題,我們還是回避不了有機類保溫材料少則幾年多則十幾年的老化期短,不能與建筑物同期壽命的問題。老化期來臨之際,我們就面臨著建筑物外墻整體維修:包含有機類保溫材料,膩子,涂料或瓷磚的外墻體裝飾層整體的鏟除。尤其是被鏟除的有機類保溫材料廢料所產(chǎn)生的白色污染處置,整棟建筑物外墻體物業(yè)維修成本的如何分攤,對建筑物內(nèi)已居住人群的干擾,整體搭建的腳手架所帶來的安全防火,防盜防偷,施工物掉落,小區(qū)內(nèi)車輛安置,百姓進出安全通道等諸多問題,我們從現(xiàn)在起就應該考慮并制定相對應的措施。
七,我國建筑物墻體節(jié)能保溫亟需提高防火等級
世界各國都非常重視建筑領域的墻體節(jié)能保溫措施,尤其對保溫材料在墻體上的安全使用更為重視。
美國制定了UL1040《建筑隔熱墻體火災測試》,ANSI FM 4880《內(nèi)外裝修系統(tǒng)的火災試驗》,NFPA 285《評價包含易燃成分的非承重外墻火災蔓延特性的標準試驗方法》等標準;美國紐約州規(guī)定耐火極限低于兩個小時的聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)不準用在高于22.86m的住宅建筑中。
歐盟中,德國規(guī)定“聚苯板薄抹灰系統(tǒng)防火安全性能不達標,嚴禁在22m以上的建筑物體使用”。英國規(guī)定18m以上建筑不準使用聚苯板薄抹灰外墻外保溫體系統(tǒng)。
與此同時,發(fā)達國家對保溫材料防火等級,保溫材料燃燒時煙氣的毒性釋放都制定了測試方法和分級標準;對外墻保溫系統(tǒng)的防火等級使用在建筑物體上的范圍都有具體規(guī)定。
我國目前實行的《高層民用建筑設計防火規(guī)范》沒有針對外墻保溫系統(tǒng)的防火等級制定具體的分級標準和范圍限定。應該根據(jù)區(qū)域內(nèi)建筑物的密集度,居住人群的密集度,建筑物的不同高度,建筑物體的形狀,分別制定防火等級標準。比如:上海11.15特大火災事故死亡58人血的教訓之后,就應該針對已居住人群的既有建筑物體節(jié)能改造所使用的保溫材料,制定最高等級的防火標準。因為既有建筑物的墻體節(jié)能改造階段,假如不是施工引發(fā)火災,而是居住物內(nèi)的人群中不慎引發(fā)失火且蔓延至外墻體,也會點燃外墻體上的易燃保溫材料。而有機保溫材料加入助燃的火災事故,往往處于正在逃生和應能逃生人群,由于過量吸入有機材料燃燒后散發(fā)的有毒有害氣體,短時間內(nèi)昏迷休克而無法自救和逃生,由此造成更多的人員傷亡事故。
辯證唯物論告訴我們:事物都是一分為二的,既有它有利的一面,也有它不利的一面。目前我國建筑節(jié)能領域里墻體大量使用有機保溫材料酚醛板,的確是因為該材料的保溫性能突出。但是一個政策的制定,一個標準的執(zhí)行,應當考慮它的綜合性和持續(xù)性,不能因為單一功能的優(yōu)異就忽視材質(zhì)的防火性能,環(huán)保性能,老化性能。如果將一棟新建的建筑物體定位在70年壽命,而相匹配的對應材料卻只有十幾年或更短時間的老化期,這棟建筑物的構造和設計本身就存在很大的缺陷。
八,思考
筆者從事建筑節(jié)能領域工作多年,就近年來國內(nèi)發(fā)生的多起建筑物火災,引發(fā)墻體有機保溫材料助燃,釀成特大火災和人員傷亡事故,進行分析后提出以下思考:
1,新建公共和住宅建筑,新農(nóng)村宜居建設等人口居住密集的建筑物,不能因為阻燃型的有機類保溫材料保溫性能良好,就作為建筑物墻體保溫的主打產(chǎn)品,應該綜合分析它的防火,耐候,環(huán)保,老化性能。
2,一棟建筑物使用阻燃型有機類保溫材料作為墻體節(jié)能措施,能否采取國外的“三明治”施工工藝,將板材固定在墻體中間,兩面由不燃型無機類材料作為防火保護層,改變原粘貼在墻體上的施工工藝。
3,應該吸取發(fā)生特大火災造成人員傷亡的事故教訓,對建筑物墻體使用阻燃型有機類保溫材料,制定一個限制高度的標準。
4,國家公安部,住房和城鄉(xiāng)建設部公通字【2009】46號《民用建筑外保溫系統(tǒng)外墻裝飾防火暫行規(guī)定》中要求設置的30cm防火隔離帶寬度,已被每場大火的實踐證明,短時間內(nèi)根本無法有效阻止火焰的向上和四周躥燃。應該根據(jù)全國已經(jīng)發(fā)生大大小小火災事故的事實酚醛板,修訂防火隔離帶原有的標準;根據(jù)不同的建筑物,制定寬度不同的防火隔離帶標準。
5,應該根據(jù)建筑物高度和居住人口密集度,酚醛板對建筑物墻體使用保溫材料,制定不同的防火性能等級標準。
6,凡是已有人群居住的既有建筑墻體節(jié)能改造項目,必須提高所使用保溫材料的防火等級,以減少和防止特大火災事故的再次發(fā)生。