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建筑外墙保温材料及其火灾危险性

供稿人:申群兵  供稿时间:2010-12-29   关键字:外墙保温材料  火灾危险性  
    近年来,随着我国建筑节能工作的不断发展,外墙保温技术逐渐成为建筑保温节能形式的主流,各种外墙保温材料在我国很多建筑中均有着广泛的应用。外墙保温技术在促进建筑节能的同时,也给人们的生命安全带来了新的威胁。2010年11月15日,上海市静安区胶州路高层住宅楼发生特大火灾,经国务院火灾调查组调查,事故现场违规使用大量聚氨酯泡沫等易燃外墙保温材料,是导致大火迅速蔓延的重要原因。2008年7月2日北大奥运乒乓球馆、2009年2月9日央视新址北配楼、2009年4月19日南京中环国际广场也发生了类似的火灾,着火部位均为建筑外墙保温材料。在这些火灾中,使用的建筑外墙保温材料燃烧后,可很快从起火部位蔓延到整个大楼形成立体式燃烧,从而给火灾扑救带来了极大的困难。本文总结了国内外常见的建筑外墙保温材料,并对其火灾危险性进行了分析。
一、常见的建筑外墙保温材料
(一)有机保温材料
(1)模塑聚苯乙烯泡沫板(EPS
    用于建筑保温隔热的模塑聚苯乙烯泡沫板(EPS)是以聚苯乙烯树脂为基料,加入一定剂量的低沸点液体发泡剂、催化剂、稳定剂等辅助材料,经加热使可发性聚苯乙烯珠粒预发泡,然后在模具中加热而制得的一种具有密闭孔结构的硬质聚苯乙烯泡沫塑料板。其作为建筑保温材料,具有热导率小、密度小、隔音性能好、机械强度高、成本低等优点。
(2)挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS
    挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)是以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成分,添加少量添加剂,通过加热挤塑成型而制成的具有闭孔结构的硬质泡沫塑料。此种材料具有良好的抗湿防潮性能和高抗压、抗冲击能力,并具有吸水率和导热系数都很低的优点。
(3)聚氨酯泡沫塑料(PU
     聚氨酯泡沫塑料(PU)是由含有羟基的聚醚树脂或聚酯树脂与异氰酸酯反应构成聚氨酯主体,由异氰酸酯与水反应产生CO2气体,或用低沸点氟氯烃受热气化而成。聚氨酯泡沫塑料一般可分为硬质泡沫塑料、软质泡沫塑料、半硬质泡沫塑料以及特种泡沫塑料,其中聚氨酯硬质泡沫塑料制品热导率低、质轻,广泛用作保温隔热材料。
(4)聚氯乙烯泡沫塑料
    聚氯乙烯泡沫塑料是以聚氯乙烯树脂为基料,加入发泡剂、稳定剂,经捏合、模塑、发泡而制成的一种闭孔泡沫塑料。聚氯乙烯泡沫塑料具有质轻、热导率小、吸水率低等性能,可用于房屋建筑保温、隔热、吸声和防震材料。
(5)脲甲醛泡沫塑料
    脲甲醛泡沫塑料由尿素和甲醛生成二羟甲基脲,二羟甲基脲缩合生成线性脲甲醛树脂,然后采用合成发泡剂溶液进行发泡,能使发泡完全、均匀、疏松,发泡过程缓和,操作容易进行,在催化剂存在下固化成型,再经过干燥而制成闭孔结构的脲甲醛泡沫塑料。它具有无毒、阻燃、密度小、价格低廉、温度适应范围宽、使用寿命较长、吸水率低、易清洗、不老化、施工方便等优点,可用做隔热保温材料、隔音材料。
(二)无机保温材料
(1)岩棉板、玻璃棉板
    岩棉板、玻璃棉板的制作工艺一般为,岩石或玻璃经高温熔融后,由高速离心设备制成无机纤维,同时均匀加入一定比例的粘结剂、防尘油、硅油,然后根据不同要求,制成板材。
    岩棉和玻璃棉有时统称为矿物棉,它们都属于无机材料。岩棉不燃烧,价格较低,在满足保温隔热性能的同时还具有一定的隔声效果,但岩棉的质量优劣相差很大,保温性能好的密度低,其抗拉强度也低,耐久性比较差。玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处,但其手感好于岩棉,可改善工人的劳动条件,价格也较岩棉为高。该类无机保温材料的局限性在于,安装和拆卸过程中释放到空气中的人造纤维会对人体组织造成损伤。
(2)泡沫玻璃
    泡沫玻璃是一种无机硬质保温材料,由无机玻璃作主要原料,加入碳素或碳酸盐等作发泡剂和其它辅料,将其一起磨细混合均匀后,放在耐热钢模具内,再在窑炉中经过800℃~900℃高温烧结发泡和退火冷却处理后制成。
    泡沫玻璃的物理化学性能优点突出,具有耐多种化学腐蚀的优点,能提高保温系统的耐酸雨、酸雾、大气碳化、抗水软化侵蚀、抗紫外线致老化等自然风化侵损的性能;不吸水,既能耐高温,又能耐低温,能在-196℃~400℃的温度范围内使用,有利于提高外保温系统的抗水抗冻性能;安全性能可靠,不燃烧、无毒,符合环保要求。泡沫玻璃的推广使用度不高,原因在于生产成本过高,与EPS、XPS和PU等产品相比在经济性方面没有优势。
(3)加气混凝土
    加气混凝土是以硅质材料(如砂、粉煤灰、铁尾矿等)和钙质材料(如水泥、石灰等)为基本原料,加适量引气剂和其他外加剂,经加水搅拌、发气膨胀、浇注成型、预养切割、高温蒸养等工序形成的一种轻质多孔材料。
    加气混凝土作为一种新型墙体材料,经过近40年的发展已逐步为社会所接受,并在各类建筑中得到应用,成为新型墙体材料的重要品种之一。它具有材料来源广泛、材质稳定、质量轻、易加工、施工方便、造价低、保温、隔热、隔声、耐火性能好等优点,可广泛用于民用建筑的外墙围护、内墙隔断、平坡屋面等,尤其是其优良的自保温、自隔热、自防火功能,在当今建筑节能领域将发挥更大的作用。
(4)微孔硅酸钙
    微孔硅酸钙作为保温材料主要有两种晶型,一是以静态凝胶法生产以雪硅钙石为主的普通中温型硅酸钙制品,蒸压养护温度一般为100~150℃,压力为0.81~1.42MPa,最高使用温度为650℃,二是以动态水热合成法合成以硬硅石为主的高温型制品,即在水热合成的过程中不断搅拌使生成的针状的一次粒子团聚成球形的二次粒子然后加人纤维压滤成型烘干后即可得到制品。微孔硅酸钙保温性能较好,但含有一定的有害物质,因而限制了其在建筑外墙保温系统中的应用。
(5)稀土保温砂浆
    稀土保温砂浆是由稀土、矿棉和玻化微珠作为骨料而成的,其具有与基层粘接强度高、不易发生变形以及抗冲击性能良好等优点,同时该工艺适应的温度范围较大,一般在-25℃~65℃范围内都使用,并且其导热系数较小,因而施工后节能效果突出,同时该工艺可从根本上解决传统保温材料造成的冷桥、能量散失快以及导热系数衰减等问题,其不仅适用于外墙外保温施工同时也适用于工业设备的保温隔热,但该工艺施工成本较高。
(6)胶粉玻化微珠保温砂浆
    胶粉玻化微珠保温砂浆是以玻化微珠为骨料的保温层,该种骨料属无机骨料,其粒度一般在0.5~1.5mm范围内,耐火度为1280℃~1360℃,并且其使用温度也在1000℃以下,因而应用范围极广。该保温工艺具有施工材料耐气候变化、对环境影响以及防火性能均高于其他保温材料等优点,工程实例表明30mm厚的玻化微珠保温砂浆则可达到节能50%的效果,且该工艺适用于多层及高层建筑外墙保温、内墙保温,同时也适用于对原有建筑物的保温层改造应用。
(三)有机无机复合保温材料
    胶粉聚苯颗粒保温砂浆由聚苯颗粒轻骨料和无机物胶粉组成,是复合聚苯颗粒外墙保温系统中的主要保温材料。复合聚苯颗粒外墙保温系统是一种在现场成型的保温系统,该系统由界面层、胶粉聚苯颗粒保温层、招面砂浆复合玻纤网格布、外饰面层构成,集墙体保温、装饰功能于一体,具有适用范围广、材料配套齐全、工艺简便等优点。
二、建筑外墙保温材料的火灾危险性
    从保温材料耐火性的角度看,以EPS、XPS、PU为主的有机保温材料,属易燃材料,防火安全性差。因为有机保温板易燃,施工单位在附近进行电焊施工和其它用火时,容易引起有机保温板燃烧,形成火灾。特别是外挂石材等到位后,施工人员往往认为外墙不会燃烧,不存在危险,电焊施工时疏忽大意,导致火灾发生。一旦发生火灾,有机保温板在燃烧时释放大量热量,产生大量有毒烟气,例如在聚苯板燃烧过程中发现的分解产物有苯、甲苯、甲醛等,而聚氨酯燃烧过程会产生氢化氰、光气、HCl及异氰酸酯等有害化合物。加之燃烧时的滴落物会形成燃料池,更易加速火势的蔓延,可能引发对外墙其它材料或室内可燃材料的燃烧,导致更大的火灾。聚苯乙烯燃烧火焰温度可达1000多度,当外保温发生火灾后通过窗口攻击室内时,高温火焰及其热辐射则可在极短时间内置人于死地,也会给消防救援带来难度和危害。同时因有机保温板受热产生的热熔缩变形以及网格布过热折断而导致瓷砖坠落,对逃生人员和救助人员造成的潜在危险也是致命的。
    岩棉、玻璃棉、膨胀玻化微珠保温浆料等无机保温材料,属不燃性材料,自身不具有火灾危险性,但上述无机材料如纤维保温材料产生的粉尘和细小纤维既污染空气又易滋生细菌,对人身健康易造成危害,另外施工也比较复杂。
    以胶粉聚苯颗粒保温砂浆为主的有机无机复合保温材料,通常认定为难燃性材料,燃烧时仅产生少量一氧化碳有毒气体,发烟量低、不会熔融、无滴落物,不具有火焰传播性,自身不存在防火安全问题。
 
参考文献:
1、浅谈建筑外墙节能保温材料及其检测技术. 刘春玲. 科技资讯,2010,(5)
2、外墙外保温隔热材料的研究进展. 任启芳等. 广东建材,2008,(10)
3、外墙外保温体系及其保温隔热材料浅析. 刘琦华等. 科技创新导报,2009,(27)
4、外墙保温技术及节能材料. 蒋向宇. 天津科技,2010,(3)

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