幾種外保溫材料燃燒性能的思考

王子薇 黃沛增 賈忠奎

（陜西省建筑科學(xué)研究院有限公司，陜西 西安 710082）

近年來火災(zāi)頻發(fā)，2018年2月鄭州鄭東新區(qū)綠地原盛國際辦公樓外保溫材料失火，2019年5月南京市秦淮區(qū)漢中路89號金鷹A座樓頂失火，2019年12月遼寧沈陽混南新區(qū)商住樓外保溫材料失火，2020年元旦重慶渝北區(qū)加州花園小區(qū)A4幢住宅失火等，這些實(shí)例都與外墻外保溫材料起火有直接關(guān)系。它們時刻提醒著我們外墻外保溫材料防火安全的重要性，提高外保溫材料的防火性能變得勢在必行。

1 常見外保溫材料燃燒性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1.1 巖棉

巖棉是具有代表性的無機(jī)保溫材料，其防火性能良好，但也存在著吸水率高、抗拉強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，可通過增加粘接劑或壓縮巖棉排布方式等方法提高其物理力學(xué)性能。表1為依據(jù)不燃性和熱值試驗(yàn)要求，對不同密度巖棉的試驗(yàn)結(jié)果分析。

表1 巖棉材料試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，巖棉隨密度的上升，其熱值也有明顯的上升趨勢，不燃性的質(zhì)量損失率也逐漸增多。這是由于高密度巖棉板材在壓制過程中使用了較多的有機(jī)粘接劑。如果選擇不當(dāng)，含有有機(jī)成分的粘接劑就可能造成巖棉防火性能的降低。

1.2 模塑聚苯板EPS

模塑聚苯板是具有高抗壓、不吸水、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低等多種優(yōu)勢的保溫材料。表2為依據(jù)GB／T20284－2006《建筑材料或制品的單體燃燒試驗(yàn)》方法，對不同厚度的聚苯板進(jìn)行單體試驗(yàn)結(jié)果。

表2 EPS材料試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，聚苯板燃燒放熱量、燃燒速率隨著厚度的增加而增長。這是因?yàn)榫郾桨搴穸鹊脑黾又苯訉?dǎo)致燃燒過程中可燃物總量的增加，加速了燃燒熱量的釋放。此外聚苯板燃燒過程中存在的滴落、火焰橫向蔓延等隨機(jī)因素也會影響試驗(yàn)過程。但大多數(shù)聚苯板都能夠達(dá)到GB8624－2012規(guī)定的B1級。

1.3 擠塑聚苯板XPS

擠塑板是一種擁有均勻的表層和較小閉合孔洞的板材，擠塑板具有較低的吸水率和高抗壓、抗拉強(qiáng)度等優(yōu)勢。表3為擠塑聚苯板XPS的燃燒試驗(yàn)結(jié)果。

表3 XPS材料試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，擠塑聚苯板的燃燒釋放熱量、燃燒速率與厚度成正比，其氧指數(shù)高低和板材厚度關(guān)系不明顯，與增添阻燃劑的含量多少有直接關(guān)系。對于少部分未到達(dá)B1級的擠塑聚苯板（擠塑板3＃）可放寬要求至B2級。通過對比表2與表3，可以發(fā)現(xiàn)相同厚度的模塑聚苯板EPS燃燒性能要優(yōu)于擠塑聚苯板XPS。

1.4 酚醛

酚醛保溫板屬于高分子有機(jī)硬質(zhì)泡沫產(chǎn)品，是由熱固性酚醛樹脂發(fā)泡而成，它具有輕質(zhì)、防火、遇明火不燃燒、無煙、無滴落等特點(diǎn)。表4為酚醛泡沫板的燃燒試驗(yàn)結(jié)果。

表4 酚醛泡沫試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，酚醛的燃燒釋放熱量、燃燒速率與厚度也成正比。其具有較高的氧指數(shù)，這說明酚醛對外部小火焰有抵御能力。對比表2、3和表4可知酚醛在燃燒性能方面優(yōu)于XPS與EPS，可以達(dá)到B1級甚至沖擊A級，這是因?yàn)榉尤┰谌紵龝r表面形成炭化層阻止內(nèi)部與氧氣的接觸且酚醛材料在燃燒時都無熔融物滴落，避免流淌火焰的形成。

1.5 發(fā)泡水泥

無機(jī)發(fā)泡水泥外墻保溫板是以水泥、粉煤灰、工業(yè)廢渣為原料，加入聚合物、發(fā)泡劑、特殊纖維等無機(jī)、攪拌、發(fā)泡成型。使用發(fā)泡水泥做保溫層，屋面保溫和外墻保溫，具有無可比擬的保溫性能和結(jié)構(gòu)層的附著性能，還有方便施工、環(huán)保、節(jié)時、增效等諸多優(yōu)越性。表5為發(fā)泡水泥板的燃燒試驗(yàn)結(jié)果。

由表5可知，發(fā)泡水泥屬A1級，防火性能良好。隨密度的上升，其熱值上升趨勢不明顯，不燃性的質(zhì)量損失率也逐漸增多。發(fā)泡水泥材料主要以無機(jī)原料構(gòu)成，故在高溫750℃環(huán)境下不燃燒，且密度越大材料質(zhì)量越大，故燃燒后產(chǎn)生的質(zhì)量損失也就越大。

表5 發(fā)泡水泥試驗(yàn)結(jié)果

2 試驗(yàn)總結(jié)

1）以巖棉為代表的無機(jī)保溫材料在抵御火災(zāi)時具有明顯優(yōu)勢，燃燒性能可以達(dá)到A1級水平。但巖棉在上墻時內(nèi)部松散多孔，其物理性能指標(biāo)還有待提高。

2）以EPS和XPS為代表的有機(jī)保溫材料具有良好的保溫性能，導(dǎo)熱系數(shù)均不超過0.04W／m·k。它們的燃燒性能均為B1級，試驗(yàn)過程會產(chǎn)生大量熱量，用于外墻保溫層敷設(shè)時應(yīng)加設(shè)防火隔離帶以避免火焰的垂直蔓延。

3）以酚醛為代表的高分子有機(jī)材料是一種良好的防火材料且具有較高的氧指數(shù)，但由于自身材料結(jié)構(gòu)的原因，造成酚醛在上墻時出現(xiàn)松動脫落的現(xiàn)象且變形嚴(yán)重，故在外墻保溫系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越少。 4）發(fā)泡水泥板是一種性能良好的建筑保溫材料，燃燒性能優(yōu)越，是防火隔離帶的最優(yōu)選擇。但由于其普遍強(qiáng)度較低、脆性大、吸水率高，提高發(fā)泡水泥施工易破損等弊病變得尤為關(guān)鍵。

3 結(jié)語

綜上所述，滿足外墻保溫系統(tǒng)燃燒性能又兼具良好物理力學(xué)性能的保溫材料還有待探索。檢測機(jī)構(gòu)試驗(yàn)室應(yīng)嚴(yán)格遵守保溫材料的燃燒試驗(yàn)方法，對其防火等級嚴(yán)格分級。在推進(jìn)綠色建筑的同時又能保證建筑外保溫系統(tǒng)的安全性。