常见外保温材料燃烧性能试验分析_谢飞

外墙外保温是 绿 色 建 筑 理 念 的 核 心 ，而 外 保 温 材 料 的合理应用是实现建筑节能的关键技术。随着我国对于 绿色建筑、低碳经 济 以 及 节 能 减 排 等 观 念 认 识 程 度 的 不 断提高，大批具有优异保温效果的建筑 工 程 不 断 出 现 ，节 能率已经逐渐成 为 建 筑 工 程 领 域 规 划 、设 计 和 施 工 的 重 要指导理念。与此同时，保温材料产量 增 大，新 产 品 不 断 涌现，新技术不断得到采用 。
全性产生影响，但由于一旦发生火灾 ，直 接 参 与 燃 烧 的 是 用量巨大的 外 保 温 材 料 。 因 此，外 保 温 系 统 火 灾 的 特 性 主要取决于材料的属性。 １ 常 见 外 保 温 材 料 的 种 类 和 特 征
建筑上对保温 材 料 的 基 本 要 求 是 ：导 热 系 数 不 宜 大 于０．１７ Ｗ／（ｍ·Ｋ），表观密度应小于１ ０００ｋｇ／ｍ３，抗 压 强度应大于 ０．３ ＭＰａ。 保 温 材 料 按 材 质 分 类，可 分 为 无 机保温材料、有 机 保 温 材 料 和 复 合 保 温 材 料 ３ 类。 表 １ 为常见保温材料的主要特点对比。
较高
复合保 温材料
胶粉聚苯 颗粒
保 抗 度
高温结，性露粘优性接于能力无好强，机抗材压料强、施长
工
有
一
定
困
难
，工
期
改性 聚苯板
密 度 低 、保 温 性 能 好
强度较普通聚苯板稍差
释放速率，是近年来出现的新型复 合 保 温 材 料 ，兼 具 聚 苯 板的保温性能 和 无 机 板 的 安 全 性 能 ，性 能 突 出 的 改 性 聚 苯板燃烧 性 能 可 达 到 ＧＢ ８６２４－２０１２《建 筑 材 料 及 制 品 燃烧性能分级》规定的 Ａ（Ａ２）级要求，非常符合我国目前 既节能又安全的外保温行业发展思路 ，应用潜力巨大。
模塑聚苯板 ＥＰＳ的试验测试结果如表３所示。
表 ３ ＥＰＳ试 验 结 果
试样编号 试样厚度／ｍｍ ＦＩＧＲＡ／Ｗ／ｓ ＴＨＲ／ＭＪ
聚 苯 板 １＃
３０
６７．５
消 防 科 学 与 技 术 ２０１４ 年 ８ 月 第 ３３ 卷 第 ８ 期
明显的上升趋 势 ，甚 至 已 经 成 倍 增 加。 这 是 因 为 高 密 度 的岩棉板物理 性 能 优 于 低 密 度 岩 棉 板 ，而 为 了 增 加 密 度 在板材压制过程中大量使用的有机黏结剂却包含了大量 的燃烧潜在热量 ，从而使岩棉板热 值 试 验 结 果 倍 增 ，甚 至 有部分处理过当的岩棉板达不到 Ａ１级的要求，也是因为 热值的超标。而对于玻璃棉制品的生产过程除存在添加 黏结剂之外，还可能涉及染色剂的 使 用 ，同 样 不 利 于 燃 烧 热值的降低。 ２．２ 模塑聚苯板 ＥＰＳ
表 ２ 岩 棉 材 料 试 验 结 果
试样编号
岩 棉 １＃ 岩 棉 ２＃ 岩 棉 ３＃
密度 ／ｋｇ／ｍ３
５８．１ １０４．６ １３７．５
不燃性试验
炉内温升 ／℃
持续火焰 试 验／ｓ
质量损失
１
０
４．７％
１
０
２．９％
２
０
３．０％
热值试验 ／ＭＪ／ｋｇ
０．５ １．２ １．７
结合试验 数 据 可 以 看 到，岩 棉 板 对 于 不 燃 性 试 验 中 的严酷试验 条 件 表 现 出 了 极 好 的 热 稳 定 性 ，３ 项 主 要 指 标皆达到 Ａ１级的要求。而对于热值试验 ，试验结果都达 标，但伴随着试样密度的上升 ，其燃 烧 热 值 已 经 表 现 出 了
Ｆｉｒｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａｕｇｕｓｔ ２０１４，Ｖｏｌ ３３，Ｎｏ．８
表 １ 常 见 主 要 外 墙 保 温 材 料 主 要 特 点 对 比
种 类
优 势
不 足
岩棉
导 热 系 数 低，耐 高 温 性 耐 候 性 差，生 产 过 程 对
能强
环境具有一定破坏作用
无机保 温材料
有机保温材料多是有机高分子成分通过聚合交联反 应形成的，包含大量碳、氢、氧元素，不 同 程 度 地 具 有 可 燃 性。笔者选择 几 种 常 见 保 温 材 料 ，以 ＧＢ ８６２４－２０１２ 的 分级体系为依据 ，以试验数据为基 础 ，分 析 对 比 材 料 的 燃 烧性能，并对外保温材料的火灾安全性给出评价 。
消防理论研究
常见外保温材料燃烧性能试验分析
谢 飞 （天津市消防总队，天津 ３０００９０）
摘 要：介绍当前常用外保温材料 的 主 要 材 质 和 燃 烧 热 释 放规律，并进行了试 验 对 比 分 析，以 大 量 试 验 数 据 为 基 础 分 析 了外保温材料的火 灾 危 险 性，为 外 保 温 系 统 选 材、施 工 和 火 灾 防范以及消防救援等提供理论支持。
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
［１４］Ｍａｒｅｍｏｎｔｉ Ｍ，Ｒｕｓｓｏ Ｇ，Ｓａｌｚａｎｏ Ｅ，ｅｔ ａｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍ×０．０８ ｍｔｈｉｓ ｐｉｐｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ＡｕｔｏＲｅａＧａｓ
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｗｅａｋｅｎｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
１６ｍ，ｓｔｏｐｓ ａｔ ２１ｍ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｐｏｉｎｔ ａｌｓｏ ｓｔｏｐｓ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓ－ ｓｉｏｎ ｏｆ ｆｌａｍｅ．
ｏｆ ｇａｓ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｉｎ ｌｏｎｇ ｐｉｐｅｌｉｎｅ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｎΒιβλιοθήκη Baidu ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ；ｓｈｏｃｋ ｗａｖｅｓ；ｆｌａｍｅ
ＨＥ Ｙｏｎｇ－ｈｅｎｇ１，ＪＩＡＮＧ Ｂｉｎｇ－ｙｏｕ２
（１．Ｘｕｚｈｏｕ Ｆｉｒｅ Ｄｅｔａｃｈｍｅｎｔ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｘｕｚｈｏｕ ２２１１１６， Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｘｕｚｈｏｕ ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｗｅａｋｅｎｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｆｌａｍｍａｂｌｅ ｇａｓ ｅｘｐｌｏ－ ｓｉｏｎ ｉｎ ａ １００－ｍｅｔｅｒ－ｌｏｎｇ ｐｉｐｅ，ｗｈｏｓｅ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ ａｒｅａ ｉｓ ０．０８
２ 常 见 外 保 温 材 料 燃 烧 性 能 试 验 分 析 ２．１ 岩 棉
岩棉为无机保温 材 料 ，一 般 可 达 到 Ａ１ 级，安 全 性 较 高，但也存在着 吸 水 率 高 、抗 拉 强 度 低 的 缺 点，因 而 经 常 通过添加黏接剂并压缩后增加容 重 的 方 法 ，改 善 其 性 能。 但若选择不当，如大量使用包含有 机 成 分 的 黏 接 剂 ，就 可 能造成防火性能降低的问题。表２为依据不燃性和热值 试验要求，对３种岩棉材料的测试结果 。
挤塑板 强 度 高，耐 候 性 好，保 温 燃 烧 放 热 较 大，易 形 成
ＸＰＳ 性能好
滴落
聚氨酯板 导 热 系 数 低、施 工 方 便、燃 烧 放 热 量 大，蔓 延 快、
ＰＵ 可现场喷涂
烟气浓度及毒性大
酚醛板 导 热 系 数 低、尺 寸 稳 定、燃 烧 烟 气 毒 性 大，价 格
ＰＦ 耐受温度范围宽
８７０
作者简介：赫永恒（１９８４－），男，山西大同 人，徐州 市 消 防 支 队 铜 山 区 消 防 大 队 工 程 师 ，硕 士 ，主 要 从 事 火 灾科学研究和消防 监 督 管 理，江 苏 省 徐 州 市 铜 山 新 区 淮 河 西 路 ６ 号 ，２２１１１６。
收 稿 日 期 ：２０１４－０４－１１
无机保温层材料还包括玻璃棉 、珍 珠 岩 等，由 于 此 类 材料自身密度太 大，多 用 于 防 火 门 等 建 筑 构 配 件 的 加 芯 层，鲜有用于 外 墙 保 温。 改 性 聚 苯 板 也 称 热 固 性 聚 苯 保 温板，是通过特殊工艺在聚苯板中渗透 加 入 无 机 材 料 ，降 低聚 苯 颗 粒 在 材 料 中 所 占 比 重 ，从 而 降 低 燃 烧 热 值 和 热
但是，我国在建筑节能领域取得飞 速 发 展 的 同 时 ，也 付出了非常沉重的代价。近年来频发的外保温材料引发 的火灾事故，已经 对 人 民 的 生 命 财 产 安 全 造 成 了 严 重 威 胁。２００９年２月９日，中 央 电 视 台 新 大 楼 的 北 配 楼 发 生 火灾，火灾从顶楼向 下 蔓 延 ，１０ ｍｉｎ 即 蔓 延 至 底 层，过 火 面积１０余万 ｍ２，火灾导致１名消防队员牺牲 ，７人 受 伤；
ｏｆ ｇａｓ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎｓ ｉｎ ｌｉｎｋｅｄ ｖｅｓｓｅｌｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｏｓｓ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ，ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ２０ｍｆｒｏｍ ｉｇ－
ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，１９９９，１２（３）：１８９－１９４． ［１５］Ｐａｎｇ Ｌ，Ｚｈａｎｇ Ｑ，Ｗａｎｇ Ｔ，ｅｔ ａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｌａｎｅｗａｙ ｓｕｐｐｏｒｔ
关 键 词 ：外 墙 外 保 温 ；热 释 放 ；燃 烧 性 能 分 级 中 图 分 类 号 ：Ｘ９１３．４，ＴＫ１２１，ＴＵ５５ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００９－００２９（２０１４）０８－０８７０－０４
２０１０年１１月１５日，上 海 市 静 安 区 胶 州 路 教 师 公 寓 在 进 行建筑外保温系统改造时发生火 灾 ，造 成 ５８ 人 死 亡。 因 此，必须充分考虑建筑外保温材料的潜 在 火 灾 风 险 ，并 采 取适当规避 措 施，使 外 保 温 行 业 持 续 健 康 发 展。 建 筑 外 保温系统的主体 是 保 温 材 料 ，其 余 辅 料 （如 砂 浆、耐 碱 网 格布、锚栓等）多为无机或金属成分 ，火 灾 风 险 较 小，虽 然 外保温系统的施 工 工 艺 、构 造 等 也 会 对 外 保 温 系 统 的 安
ｓｐａｃｉｎｇ ｏｎ ｍｅｔｈａｎｅ／ａｉｒ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓｈｏｃｋ ｗａｖｅ［Ｊ］．Ｓａｆｅｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２０１２，５０（１）：８３－８９． ［１６］Ｚｈａｎｇ Ｑ，Ｐａｎｇ Ｌ，Ｌｉａｎｇ ＨＭ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｃａｌｅ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｅ ｉｎ ａｉｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｈｏｃｋｗａｖｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｏｓｓ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，２０１１，２４（１）：４３－４８．
ｎｉｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｉｍｐａｃｔ ｗａｖｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｆｉｒｓｔｌｙ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ａｆｔｅｒ ４４ ｍ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｗａｖｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ ｉｎｔｏ ｓｏｎｉｃ ｗａｖｅ．Ｔｈｅ ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｂｏｔｈ ｃｏｎ－ ｓｉｓｔｅｎｃｙ ａｎｄ ａｉｒｆｌｏｗ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｆｉｒｓｔｌｙ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｂｕｔ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ａｌｌ ｔｈｅ ｔｉｍｅ．Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ，ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｆｉｒｓｔｌｙ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ
泡沫玻璃
强 度 较 高，保 温 性 能 较 好
多用于建筑外围护结构 的 保 温 ，有 局 限 性
加气 混凝土
承 重 性 好 ，施 工 方 便
吸 水 率 大，表 面 抹 灰 困 难
模塑板 吸 水 率 低，导 热 系 数 低，使 用 温 度 低，一 般 不 超 ＥＰＳ 强度较好，施工方便 过８０ ℃
有机保 温材料