高層建筑外保溫材料燃燒特性及火災撲救研究

陳益航

摘要：高層建筑外保溫導致火勢迅速蔓延，滅火難度大，對人民生命財產安全健康構成極大致命威脅。兩種有機和無機材料外墻裝飾保溫材料分別通過不燃性強度試驗、阻燃性強度試驗、煙氣高密度含量試驗、氧指數濃度試驗和可燃性強度試驗，提出滅火措施用于建筑物的外墻保溫，并支持消防部門在處理高層建筑外墻的過程中做出決策。

關鍵詞：高層建筑;外保溫材料;燃燒特性;撲救措施

一、研究內容和方法

外部絕緣系統的發展采取了多種形式。本文主要采用兩種無機建筑外墻隔熱保溫材料泡沫巖棉和高強泡沫巖棉板，以及兩種有機建筑外墻隔熱保溫材料一種模塑擠壓聚苯乙烯塑料泡沫（EPS）和一種擠塑擠壓聚苯乙烯塑料泡沫（XPS）。進行了塑料巖棉等無機化學材料的不燃性濃度試驗、模塑料和聚苯乙烯以及泡沫等有機化學材料的不燃性濃度試驗、煙霧的密度含量試驗、氧指數濃度試驗、可燃性濃度試驗。研究了絕緣子的燃燒性能，總結分析了外絕緣子的火災特性，提出了相應的對策。

二、燃燒性能測試試驗

燃燒性能主要含義是指建筑材料在遇到明火時可能發生的一種關于物理和自然界的化學變化，這種燃燒化學性能主要指的是通過火來測量一種建筑材料對于墻體和水表面的可燃性和檢測建筑材料火焰氣體可以快速傳播、發熱、發光的性能煙和燃燒等特性來衡量的。

1.無機材料

常見的無機保溫材料主要類型有巖棉、泡沫防水鋼化玻璃、膨脹壓縮泡沫防水珍珠巖、中空膨脹泡沫防水玻化巖和膨脹泡沫微珠、閉孔字的膨脹泡沫珍珠巖等。無機其他各種保溫材料因其防火導熱和隔熱效率高，保溫層與防火隔熱性能

防火防水隔熱保溫性能好，與有機建筑結構墻體外保溫基層和建筑水泥砂漿抹面保溫層防火隔熱性能結合使用性能較好。

2.有機材料

常用的有機隔熱保溫材料主要有彈性聚苯乙烯塑料泡沫板、聚氨酯泡沫硬質塑料泡沫。有機隔熱保溫材料板體質輕，保溫性和隔熱防火效果好，但不耐高溫老化，穩定性差，安全性差，易著火燃燒，生態性和環保性能也很差，施工管理難度大，工程管理成本相對較高。

三、試驗結果分析

1.燃燒性能分析

通過實驗可以看出，無機和有機保溫材料均在0.5分鐘內完全燃燒，之后溫度沒有明顯上升，在穩定狀態下在小范圍內上下波動。之外防水層的燃燒歸為幾個階段：吸熱階段、熱解階段、發煙階段、火焰漫延階段、全燃燒階段以及消火階段。其中，前3步為發展步驟，從有機絕緣材料的煙密度測試結果可以看出，有機絕緣材料的前25秒為發展步驟;分子運動加強，舊原子鍵斷裂，演變成新鍵，產生大量煙霧。第4、5階段為完全燃燒階段，第6階段為淡化衰減階段。

2.氧指數分析

氧指數測驗結果顯示，擠塑板的氧指數為29%，即擠塑板維持燃燒所需的最小液體密度比為29%，因此很容易燒毀外墻保溫材料。另外，從結構上講，高層建筑的外保溫系統包括飾面層和薄抹灰的外墻內保溫材料，由粘合層、隔熱層和貼在保溫板上的抹灰層組成。最常用的電氣絕緣材料。遇到可以點燃這種絕緣材料的指定火源后，火勢在絕緣層內隨著燃燒而逐漸蔓延和擴大，從外面只能看到濃煙，但看不到火焰，形成隱性燃燒，它對于及時火災探測和早期火災探測很有用。

3.煙密度分析

阻燃性測試的結果是，在最初的25秒煙霧量最大的情況下，模塑聚苯乙烯泡沫的最高燃燒溫度為30°C，擠出的聚苯乙烯泡沫的最高燃燒溫度為60°C。模壓板的耐熱范圍為-180～85℃，燃燒前25秒產生的溫度達不到有機絕緣材料的高溫極限。按照煙體積測驗結果，原材料燃燒產生的煙量在第一次燃燒前的30秒鐘內達到最大，材料的燃燒從30秒逐漸減少到4分鐘。因此，無論有機絕緣的類型如何，煙霧量在最初的 25 秒內達到最大值，但有機材料的表面溫度低于 80°C。因此，在高層建筑外墻外保溫材料發生火災時要注意排煙，充分利用建筑內部固定的防排煙設施，主張剛性與運動的結合，有效消除煙霧造成的損害。

四、撲救措施

1.固移結合，內外夾攻，有效控制有毒煙氣

在火災事故初期，建筑物內的管理人員或是最先抵達的消防員必須立刻啟動室內煙霧控制系統，避免煙霧漫延，為疏散創造良好條件，控制事故的發生以及蔓延。此外，在施工過程中發生室內煙控系統不能正常工作的高層建筑火災，或無煙控系統的高層住宅火災時，第一批消防隊將配備即時排煙車、移動排煙器、手控設備，用于后排排煙工作，集結精英消防員，在噴水槍掩護下進入大樓，一方面稀釋煙霧和有毒氣體的濃度另一方面尋找被困人員。

2.破拆隔離，剝除表層，消滅隱匿燃燒

由于高層建筑屋面內部結構的特點，隱燃現已變成其它高層建筑屋面保溫火災事故的最大特點。外墻保溫燃燒速度快，這類火災不僅難以發現，而且即使發現，也因飾面和抹布層的阻礙而難以撲滅。因此，如果火災還沒有達到完全發展階段，可以從防火地板的上層拆除外墻保溫材料，以保護被拆除地板上方的保溫材料，控制火勢的發展。 另外，在火災現場保溫的情況下，使用高壓水槍破壞表層，然后將水直接打在保溫層上，克服了滅火劑不能直接滅火的困難。

3.堵截突破，分割包圍，控制火勢蔓延

氧指數實驗結果表明，空氣中氧的體積分數達到29%，可以穩定燃燒擠塑板。所以，外保溫中的事故較易蔓延以及蔓延。為了控制此類事故的蔓延，首先應避免火勢蔓延到建筑物。一個消防栓放置在一個火蔓延通道中，水槍擋火;還需要控制火焰向相鄰建筑物的蔓延，并使用水幕隔離和冷卻燃燒建筑物的火面，以避免相鄰建筑物因飛火和輻射熱引起的火災。在控制火勢蔓延的同時，要及時調動必要的人力、設備和滅火劑，建立有效的滅火戰術，全力及時撲救。

結束語

我國內現有的保溫材料，無論是有機的還是無機的，至少都可以達到B1級，即阻燃，但火災仍然頻繁發生，所以消防員一定不能提高警惕，監督檢查人員也必須加大防護力。

參考文獻

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