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有机保温材料频繁失火及其解决方法研究
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摘要:本文以上海11.15特大火灾事件为背景,在总结了近年来国内出现的有机保温材料失火事故,并对其特点、危害、预防措施及解决方法进行了总结和探讨,为杜绝此类事故的重复出现和已建相似工程的补救处理提供有益参考。

0 引言


图1 央视北配楼失火;图2 奥林匹克乒乓球馆失火; 图3 上海11.15特大火灾

建筑节能在所有节能减排措施中是最为直接有效的节能方式之一。土木工程消耗了人类从自然界中所获能源的近二分之一,而人类从自然界中所能获 取的能源将越来越少:煤仅够200年开采,石油仅够25年开采,铀与天然气仅够40年开采。这些严峻的事实迫使人们必须正视建筑节能工作,众多的科研工作 者也十分清醒地认识到了上述意义,投身于建筑节能研究工作之中。

然而震惊世界的上海11.15特大火灾事故给我们敲响了警钟,此次高层建筑特大火灾的失火原因并非简单的是由电焊引起的,其根本原因是因为外墙选用 了不合适的保温材料。此类事件虽然有一定的偶然性,但其失火所造成的巨大损失却是一个必然事件。央视北配楼的保温层失火(如图1),北京奥林匹克乒乓球馆 的失火(如图2)和上海11.15特大火灾(如图3)等事件都具有高度的相似性,其火势发展特点一致,失火的原因都是因为有机保温材料着火。众所周知,我 国正在以全世界最快的速度进行最大规模建设,并在建设过程中强制性地推广建筑节能工程的应用,特别是近年来国家推广既有建筑节能改造项目,这就决定了保温 工程的数量、保温材料的用量会不断增加。而保温工程的防火安全隐患并未解决,2010年以来,因保温材料失火引发的火灾事件频发,仅是近几个月,这样的火 灾事故就不在少数。如9月9日,长春住宅楼电焊引燃外墙材料;9月15日,乌鲁木齐市一在建机关住宅楼保温材料引燃大火;9月22日,乌鲁木齐市一在建高 层住宅楼外墙保温层着火。从这些事件到如今的11.15特大火灾事故的发生,其外墙保温材料的火灾隐患决定了此类事件发生的必然性。本文将对有机保温材料 失火特点、危害等方面进行分析和总结,并对既有建筑节能改造中如何选用合适材料进行分析,为杜绝此类事件提出合理的预防措施与建议。

1 有机保温材料市场的现状

目前市场上常见的有机保温材料主要是模塑聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)、硬质聚氨酯泡沫 塑料(PU)三种,前两种主要是以板材的形式出现(即挤塑板与聚苯板),硬质聚氨酯泡沫塑料(PU)主要以喷涂聚氨酯与聚氨酯板两种形式出现。有机保温材 料具有重量轻、保温隔热性能好、可加工性好等优点,其缺点主要是不防火、稳定性差、不耐老化等。

外墙保温材料现在执行的是2009年9月25 日公安部、住房和城乡建设部联合下发的《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》,按照规定,民用建筑外墙保温材料的燃烧性能不应低于B2级,建筑高 度100米及以上的住宅建筑和 50 米及以上的其他民用建筑,应用A级不燃保温材料。有机保温材料可以通过添加阻燃剂使其防火标准达到B1级,但是这种做法大幅度增加成本,因此目前市场上 90%以上的有机保温材料都是可燃的。而B1级防火标准其定义是难燃,其含义是离火自熄,在有明火的情况下,有机保温材料会产生融滴,当温度达到250℃ 以上时,其依然会燃烧。

建筑物外墙一旦使用了防火不达标的有机保温材料,无异于埋下了终身隐患。例如上海11.15特大火灾中所使用的喷涂聚氨酯,仅仅是电焊所产生的火花就将其点燃,从而酿成了无法弥补的痛。因此,人们一定要正视外墙保温材料失火这一重大问题,从根本上杜绝此类事件的发生。

2 有机保温材料失火的特点

(1)有机保温材料极易燃烧,其覆盖的建筑面积就是过火面积,即发生火灾时,其覆盖面有多高着火就多高,有多宽着火就多宽。

(2)释放大量有毒有害黑色浓烟,目前市场上绝大多数绝热保温材料选用均为有机发泡可燃材料,如EPS、XPS等,其中 含有大量的不饱基(—N=C=O),属于化学反应性极高的化合物,当与外来热源接触后,由于热量不易散发,温度会迅速升高,一旦达到材料的分解温度时,有 机保温材料就会发生分解反应或降解反应,产生大量可燃气体,而产生的可燃气体与空气中的氧气发生化学反应,引起燃烧,并引燃周围其它可燃保温材料,由于大 多数的保温材料在生产加工中加入各种助剂,包括阻燃剂,发泡剂等,有机保温材料的燃烧大多数为不完全燃烧,从而产生大量烟气,而烟气中的CO、CO2、 HCN、HCNO,DIOXION化合物等有毒有害气体又是导致人员伤亡的主要原因。

(3)发生火灾后,火势汹涌且迅速蔓延,消防人员难于施救。有机保温材料失火一般在30秒之内大火就迅速蔓延整个建筑, 其主要原因是有机保温板材在保温工程中往往是点粘到墙体上,从而在板材后方形成贯通空腔,在发生火灾时形成“拔火筒”效应。目前我国消防车云梯高度一般为 60米左右,有机保温材料失火蔓延速度迅速,因此高于60米的建筑施救工作难度极大。

3 有机保温材料失火的危害

火灾一旦发生必将造成人员和资产的损失,尤其是对于外墙使用有机保温材料的建筑,由于有机保温材料不具有防火能力,并且在燃烧过程中会释放大量有毒有害气体,所以其火灾后果更具危害性。

(1)有机保温材料失火时火焰高、规模大、蔓延迅速,并伴有有毒有害气体,容易造成大量人员的伤亡;特别是火灾发生在既有建筑中时,由于涉及的人员数量较大,在火灾现场周围存在大量有机保温材料失火时释放出的大量有毒有害气体,将会造成更大的人员伤亡。

(2)有机保温材料失火由于其“拔火筒”效应而迅速蔓延整个建筑,高层救火难度极高,目前消防车云梯高度一般为60米,根本无法扑灭建筑顶部火焰,一旦建筑有机外保温层着火,所带来的损失无法估量。

(3)火灾后的钢筋混凝土结构构件承载力会大幅降低,此类建筑再次投入使用时,必须进行结构安全性鉴定,根据检测结果确定结构是否可以继续使用;特 别是对于钢结构来说其承载力的降低效应表现地更加显著,当火场温度达到300℃时构件的承载力开始出现明显降低,当温度升高到500℃时构件的承载力将减 小为原来的1/2,如2001年发生在美国的9.11事件就是一个典型的代表。

(4)居安思危,如果战争爆发,大量使用有机保温材料会引起中国后院失火,加大国家战争危害。

总之,不论是在建或已投入使用有机保温材料的建筑,一旦发生建筑中失火的事故都是危害巨大的,主要反映在事故大,死亡人数多,环境破坏大,结构损害 巨烈,交通堵塞,破坏社会和谐,造成很大的负面社会影响等方面。从现在起必须从此类失火事故中吸取教训,从材料使用、安全防范等方面加大力度,从新的高 度,新的理念入手杜绝此类事故的发生。

4 机械喷涂发泡玻化微珠保温砂浆在新建建筑及既有建筑节能改造中的应用

图4 玻化微珠保温砂浆喷涂发泡机的搅拌部分与喷涂发泡部分

玻化微珠保温砂浆是一种无机保温砂浆,其采用玻化微珠为轻骨料,具有防火性能A级、无空腔、强度高、保温隔热性能好、耐久性强等优点,其缺点是导热 系数偏高,容重偏大。本文所说的新型玻化微珠保温砂浆是在普通玻化微珠保温砂浆的基础上,通过合理的配比,再加入发泡技术,改善其导热系数偏高,容重偏大 的缺点。经过机械搅拌、发泡、喷涂一体化技术(如图4),玻化微珠保温砂浆的导热系数可降低到0.05W/(m·k),强度可达到0.3Mpa以上。利用 该设备喷涂发泡玻化微珠保温砂浆具有以下特点:

(1)玻化微珠的破损率小于5%,利用发泡技术在保温隔热砂浆中加入密闭气泡(密闭空气的导热系数为0.023 w/m·k)使喷涂的砂浆导热系数低于0.05(w/m·k),与有机保温隔热板基本持平。

(2)机械喷涂发泡设备喷涂效率达到2.5-3.5m³/小时(即喷涂2.5cm厚的保温隔热砂浆达100-140㎡/小时的施工量),大大缩短施工工期,并提高了保温隔热砂浆强度,保证了施工厚度。

(3)操作简单,不用修补搭茬,阴阳角、顶板、均能自由喷涂,缩短了工期,保证了进度,节约了材料费用的支出。

(4)材料的加水,搅拌,输送等过程都是由机器自动完成,在施工质量上也比传统的人工施工更好,更有保证,有效实现了绿色施工。

(5)机械搅拌、发泡技术与机械喷涂技术三位一体化应用,在提高施工效率的同时大大降低玻化微珠保温隔热砂浆的导热系数。

在新建建筑和既有建筑上使用发泡玻化微珠保温砂浆不仅解决了传统玻化微珠保温砂浆导热系数较高的缺点,同时也具备了A级防火性能,填补了民用建筑100米以上,公用建筑50米以上外墙无保温材料可用的局面。

5 玻化微珠保温砂浆的防火性能在既有建筑节能改造中的工程实例

2010年9月5日晚12时,太原市纺织苑小区安居一号12-13单元之间停放的一辆宝来轿车发生自燃。火势迅猛,将车 旁的一个废弃木质衣柜及电线电缆引燃,火焰窜至六层楼高(如图)。但是庆幸的是该楼的外保温层采用了玻化微珠保温砂浆,其无空腔、A级防火的特点避免了一 场火灾,该事件无任何人员伤亡。

事后反思,该居民小区住户多,建筑物内存在大量易燃物,并且发生时间是在晚上12点,若该节能改造项目采用的是有机保温材料,后果不堪设想,也许会发生另一个上海11.15火灾悲剧。

图5 太原市纺织苑小区失火现场

6 防止有机保温材料失火事故发生的几点建议

1)在现阶段我国既有建筑物节能改造工作中限制或者禁止使用有机保温材料,而鼓励、推广使用无机类保温材料;

2)在新建建筑节能工程中禁止点粘有机保温板材的施工方式;

3)增加横、竖双向防火带,形成更加有效的防火分区,且防火带的宽度由目前的30cm加宽到1m;

4)建筑首层禁止使用有机保温材料;

5)鼓励使用内外复合保温,内保温采用无机保温材料可以有效阻止火灾的蔓延,使其控制在房间内;

5)加大无机保温材料的推广力度和支持力度,包括玻化微珠保温砂浆、无机保温板、岩棉板等,对玻化微珠保温砂浆加大机械喷涂施工的研究与应用;

6)住建部、公安部联合其他相关职能部门加大对有机保温板材生产厂家的检查力度,加强对施工现场有机保温材料的检查力度。

7 结语

新建建筑与既有建筑的保温工程防火问题任重而道远,该问题应该引起全社会的广泛关注。上海11.15特大火灾所带给我们的不仅仅是沉思,安全问题才是保温工程的首要前提,中国不需要“染血”的绿色节能。

包装机械相比较来说,是一个发展比较慢的行业,自身存在着不足。主要体现在以下方面:因为各企业出身不同(国有、集体、私营),资金、装备、技术气力相差悬殊,出发点亦有高低不同。总体趋势是高出发点的较少,大多数企业是在低水平设备上徘徊。一个地区有多家在生产,重复性较大,价格也竞争厉害,利润薄弱。包装机械技术含量日趋增加。中国现有的一些打包机械产品技术含量不高,而国外已将很多先进技术应用在打包机械上,如远距

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