【中國幕墻網(wǎng)】
外墻外保溫防火先行
建筑
外墻保溫是
建筑節(jié)能的重要內(nèi)容之一,其核心是
保溫材料。不同類
型材料的
導熱系數(shù)差異較大,
導熱系數(shù)越小,其
保溫隔熱性能越好,一般來說,有機保溫材料
熱工性能要優(yōu)于一般
無機保溫材料。
與世界各國一樣,目前我國保溫材料大多采用有機高分子
發(fā)泡保溫材料,如
模塑聚苯板(
EPS)、
擠塑聚苯板(
XPS),硬質(zhì)發(fā)泡
聚氨酯等,雖然相應的產(chǎn)品標準都對其
阻燃性能提出了要求,但限于目前應用的技術水平和技術條件,其本質(zhì)上仍屬可燃材料,材料自身的
阻燃性能指標尚不能完全滿足
建筑防火安全的要求。
“
外墻外保溫系統(tǒng)”是指依附于建筑外墻上、位于建筑
主體結(jié)構(gòu)外墻外側(cè)的系統(tǒng),對建筑起保溫作用。外墻
外保溫系統(tǒng)又可采用粘貼、
噴涂、
澆注和機械
錨固等多種施工方法,但保溫材料是直接附著在基層墻體上的,外部的
裝飾材料可以是
涂料、
面磚、
石材、
金屬板材等,也可以做成帶
龍骨的
幕墻保溫系統(tǒng)。系統(tǒng)都是有基層墻體作為支撐的,沒有基層墻體的全幕墻系統(tǒng)暫未列入研究內(nèi)容。根據(jù)國外的先進經(jīng)驗,針對不同類型的外墻外保溫系統(tǒng)采取科學適度的防火構(gòu)造措施(例如設置
防火隔離帶、加厚防火
保護層)可以滿足建筑成品整體構(gòu)造防火安全的要求,確保建筑物在火災發(fā)生時火情不會蔓延。
因此,完善外保溫系統(tǒng)的整體構(gòu)造應作為提高我國建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火安全性能的重要途徑。
防火評價試驗先行
對外保溫系統(tǒng)進行防火安全性能評價是以試驗為基礎的,采用的試驗模型應能夠表征系統(tǒng)在實際火災中的狀態(tài),試驗結(jié)果應客觀地反映外保溫系統(tǒng)的防火安全性能。只有選擇正確的試驗方法,才能客觀、科學地評價外保溫系統(tǒng)防火安全性能。
從試樣尺度劃分試驗方法的類別,包括小尺寸試件試驗、中尺寸試件試驗和大尺寸模型火試驗。小尺寸試驗主要是對保溫材料的
燃燒性能進行檢驗;中尺寸試驗可以對保溫材料的燃燒性能進行檢驗,也可以針對具有某種構(gòu)造的外保溫系統(tǒng)進行檢驗,但所涵蓋的系統(tǒng)構(gòu)造往往十分有限;大尺寸試驗可以對整個外保溫系統(tǒng)的所有構(gòu)造進行檢驗。
對于外保溫系統(tǒng)整體構(gòu)造的防火安全性能或火焰?zhèn)鞑バ,主要采用大尺寸模型火試驗進行檢驗。目前在我國有試驗基礎的大尺寸試驗方法有兩個:一是美國的UL1040:2000標準,目前國內(nèi)通稱為“墻角火試驗”;二是英國的BS8414-1:2002標準,目前國內(nèi)通稱為“
窗口火試驗”,也是國際上采用的針對外保溫系統(tǒng)的防火試驗方法。
墻角火試驗以美國的UL1040為代表。試驗時火源位于試驗模型的墻角,試驗模型和試驗結(jié)果更適用于內(nèi)保溫。窗口火試驗以英國的BS8414為代表,試驗時火源位于試驗模型底部模擬窗口的燃燒室內(nèi),試驗模型和試驗結(jié)果更適用于外保溫。
為了將BS8414-1:2002標準轉(zhuǎn)化為適合我國外墻外保溫系統(tǒng)應用的試驗和評價方法,2008年,中國建筑科學研究院建筑防火研究所申請了住房和城鄉(xiāng)建設部建工行業(yè)標準《建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火試驗方法》的編制任務。經(jīng)過幾十次大比例窗口火的試驗研究,確立了非等效采用英國BS8414-1:2002的編制原則,目前已進入報批階段。在《建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火試驗方法》規(guī)定的窗口火試驗中,試驗模型模擬垂直的建筑面由主墻和與之垂直的副墻構(gòu)成。外保溫系統(tǒng)安裝在建筑面上。試驗模型底部燃燒室的開口模擬實際建筑中樓層的窗口或洞口,點燃的
木材或燃氣的火焰從窗口溢出,模擬房間內(nèi)發(fā)生轟燃后的火焰從窗口或洞口溢出時對外保溫系統(tǒng)的攻擊,檢驗外保溫系統(tǒng)的受損程度,并對其火焰?zhèn)鞑バ赃M行判定。試驗用火源采用約400kg的木材,30分鐘內(nèi)釋放的總熱量約為4500MJ,熱釋放速率峰值約為(3±0.5)MW,比正常使用條件下建筑內(nèi)可燃燒物的量要大很多,試驗條件非?量。
從實際火災對建筑物的攻擊概率來看,中國建筑科學研究院建筑防火研究所與相關科研團隊一起,選擇了窗口火試驗這一具有普遍意義的方法。從2006年3月開始至
2011年11月,研究團隊針對不同構(gòu)造的外墻外保溫系統(tǒng),先后進行了56次外保溫系統(tǒng)的大尺寸模型火試驗,其中,墻角火試驗10次,窗口火試驗46次。
試驗結(jié)果
1.EPS外墻外保溫系統(tǒng)
(1)對于采取
巖棉防火隔離帶的EPS薄抹灰系統(tǒng),試驗后判定系統(tǒng)火焰?zhèn)鞑バ暂^低,20cm的巖棉防火隔離帶有效地阻止了火焰垂直向上的蔓延作用,特別是試驗的E
PS板的厚度達到20cm,具有足夠的可燃物質(zhì)。因此可以分析得出,在窗口火試驗條件下,系統(tǒng)中設置20cm的巖棉防火隔離帶足以起到抑制火焰蔓延的作用。
(2)對于采取了巖棉擋火梁的EPS薄抹灰系統(tǒng),試驗后判定系統(tǒng)火焰?zhèn)鞑バ暂^低,可見巖棉擋火梁也具有一定的阻止火焰垂直向上蔓延的作用。
。3)對于采用聚氨酯復合構(gòu)造作為防火隔離帶的EPS薄抹灰系統(tǒng),試驗后判定系統(tǒng)火焰?zhèn)鞑バ暂^低,30cm的聚氨酯復合構(gòu)造防火隔離帶有效地阻止了火焰垂直向上的蔓延作用,將火焰?zhèn)鞑シ秶拗圃诘谝粭l防火隔離帶以下,作用比較突出。但如果系統(tǒng)自身的質(zhì)量存在較大問題時,防火隔離帶的阻火作用有限。如試驗10表現(xiàn)為具有火焰?zhèn)鞑バ裕蚺c施工質(zhì)量有關。在試驗10進行至點火開始后17分20秒時,抹面
膠漿中的
玻璃纖維網(wǎng)格布發(fā)生了斜向
斷裂。點火開始后17分55秒時,懸空的面層自邊緣上部開始被點燃,11秒后發(fā)生轟燃。因此可以認為,防火隔離帶的阻火作用是相對的,它有效阻止火焰?zhèn)鞑サ那疤釕荅PS薄抹灰外保溫系統(tǒng)的質(zhì)量滿足相關標準的要求。
。4)對于酚醛保溫
復合板防火隔離帶EPS薄抹灰系統(tǒng),試驗后判定系統(tǒng)火焰?zhèn)鞑バ暂^低,30cm的酚醛
防火復合板隔離帶有效地阻止了火焰垂直向上的蔓延作用;對于泡沫水泥挑沿復合巖棉防火隔離帶的EPS薄抹灰系統(tǒng),試驗后判定系統(tǒng)火焰?zhèn)鞑バ暂^低,進一步證明了巖棉防火隔離帶的阻火作用;對于
膠粉聚苯顆粒貼砌
聚苯板薄抹灰外墻外保溫 。5)對于對EPS采用厚保護層的保護方式,包括
膠粉聚苯顆粒保溫漿料、膨脹;⒅楸胤阑
砂漿、鋼絲網(wǎng)瓷磚飾面,以及玻纖網(wǎng)瓷磚飾面等試驗。結(jié)果表明,已經(jīng)做過試驗的厚保護層系統(tǒng),在試驗狀態(tài)下火焰?zhèn)鞑バ暂^低。
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