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數(shù)據(jù)分析

1.1 巖棉

巖棉是具有代表性的無機保溫材料，其防火性能良好，但也存在著吸水率高、抗拉強度低等缺點，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)不燃性和熱值試驗要求，對不同密度巖棉的試驗結(jié)果分析。

表1 巖棉材料試驗結(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粘接劑。如果選擇不當(dāng)，含有有機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》方法，對不同厚度的聚苯板進行單體試驗結(jié)果。

表2 EPS材料試驗結(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。這是因為聚苯板厚度的增加直接導(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因素也會影響試驗過程。但大多數(shù)聚苯板都能夠達到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、抗拉強度等優(yōu)勢。表3為擠塑聚苯板XPS的燃燒試驗結(jié)果。

表3 XPS材料試驗結(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。表4為酚醛泡沫板的燃燒試驗結(jié)果。

表4 酚醛泡沫試驗結(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，可以達到B1級甚至沖擊A級，這是因為酚醛在燃燒時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、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)泡水泥試驗結(jié)果

2 試驗總結(jié)

1）以巖棉為代表的無機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，其物理性能指標還有待提高。

2）以EPS和XPS為代表的有機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。檢測機構(gòu)試驗室應(yīng)嚴格遵守保溫材料的燃燒試驗方法，對其防火等級嚴格分級。在推進綠色建筑的同時又能保證建筑外保溫系統(tǒng)的安全性。