从沈阳皇朝万鑫国际大厦火灾谈建筑防火设计中外保温材料选用的重要性

王春霖

（武警学院研究生二队，河北　廊坊）

摘要：随着我国社会经济的高速发展，快速增长的各类高层建筑，同时也带来了极大的火灾隐患。从建筑外部火灾的蔓延的原因分析，外墙外保温材料所使用的有机保温材料是造成火灾发展迅速的主要原因。本文以沈阳皇朝万鑫国际大厦的火灾为例，深入讨论了建筑的外部保温材料选用的重要性，并对建筑外保温材料的防控对策进行了总结。

关键词：外保温材料；皇朝万鑫国际大厦；防火铝塑板；酚醛泡沫；防火分隔

1　引言

近些年来所发生的火灾事故，由建筑外保温材料所引发的火灾呈现出爆发态势，例如中央电视台新址园区在建的附属文化中心发生的火灾、吉林长春德惠宝源丰禽业公司发生的火灾、上海胶州路教师公寓火灾以及沈阳皇朝万鑫国际大厦火灾等都造成了极其重大的经济损失。这些火灾事故共同的特点就是建筑的可燃性外保温材料造成了火灾的迅速蔓延从而扩大了火势。面对重大的火灾事故，建筑防火设计中外保温材料的选择就显得尤为重要。

2　火灾概况

2011年2月3日，位于沈阳市和平区青年大街390号的沈阳皇朝万鑫国际大厦因烟花的燃放导致B座楼体南侧外墙表面装饰材料起火。该建筑由三个塔楼构成，主楼A座45层，标高168.400m，顶尖高度219m；B、C座38层，标高149.100m，顶尖高度152m。造成火灾的原因是燃放烟花不慎引起B座楼体外墙表面装饰材料燃烧所致，烟花首先引燃B座11层1109房间南侧室外平台地面塑料草坪，而后引燃铝塑板结合处可燃胶条、泡沫棒、挤塑板，火灾迅速蔓延、扩大，致使建筑外窗破碎。引燃室内可燃物，形成大面积立体燃烧。大火造成酒店B座楼、A座楼表面及部分房间过火，B座公寓楼基本完全烧光，只剩下主体框架，火势一度延烧至A座顶层，C座未殃及。过火面积约1万平方米。

3　火灾原因分析

建筑领域目前采用的有机保温材料主要有聚苯板（ESP）、挤塑板（XPS）和聚氨醋（PU）以及超轻的聚苯颗粒保温料浆等材料。这些材料最大的优点是质轻、保温、隔热性好。缺陷则是防火安全性差，易老化、易燃烧，烟雾毒性大。一旦发生火灾，在燃烧时释放大量热量、产生大量有毒烟气，加之燃烧时的滴落物会形成新的火点，更加加速火势的蔓延。由于空气充足，高层建筑外保温材料发生火灾时受风力影响，火灾迅速蔓延。通常情况下，建筑外部风速随着建筑高度的增加而增大。由于风速的增加和风向的不确定，导致建筑上下形成温度差和压力差，由于烟囱效应而形成立体火灾。在火灾条件下，玻璃受到的热量是不均匀的，由于窗框的限制和玻璃内外表面温差的存在会导致玻璃变形，在250℃左右就会开裂破碎，火舌从这些破碎了的门窗口伸出，易形成竖向蔓延。

本建筑的装修时采用钢龙骨将竖向的窗间墙塑造成凸出墙面25～55cm，宽170cm左右的骨架，从而实现立体感观。然而此举与此同时也造成了骨架与墙体之间形成了25～55cm的空腔层，并且用了装饰材料在表面进行封装装饰，这些做法无疑都暗地里为大楼造了很多竖向的烟囱通道，给火灾的蔓延提供了有利的蔓延空间。热流上升时，通道使气流的上升速度增加，加剧火灾的蔓延速度。此外，横向的横梁形成了空腔层，为横向蔓延提供了过火通道。

外墙保温材料在燃烧时容易发生热熔性的缩变，造成部分材料的脱落。当有风的作用时，燃烧的物体在坠落的过程中就会形成飞火，无形中增加了许多火点。飞火的远近因坠落物的大小及风力有关，有的几米，有的几十米甚至更远。在大厦的B座外墙起火后，相邻A座受到的飞落燃烧物，引起A座的南侧外墙燃烧，并通过窗口蔓延到30层、42层部分房间。

4　建筑外墙材料火灾预防对策

4.1　采取防火分隔措施

沈阳皇朝万鑫大厦的火灾类型为有基层墙体的幕墙火灾，经现场勘查确定了起火点的位置，在建筑中部位置的平台上的塑料草坪为起火点，并引燃了其他建筑材料。对保温材料的检测结果显示，建筑使用的保温材料的耐火等级为B3级，也就是说建筑的保温材料的选择没有大袋相应的防火等级。与此同时，建筑在设计时没有考虑到设置防火构造，来阻止火灾的蔓延，这也是导致火焰迅速蔓延的一个很重要的原因。空腔结构在幕墙系统结构里为燃烧提供了充足的氧气，并为火焰提供了一个很好的蔓延通道，加速火灾的蔓延，不利于系统的阻火性能。所以，基于此次的经验教训可以得出在幕墙保温结构中需采取防火分隔措施。另外，可以尝试在幕墙类建筑的修建阶段选择将外墙自保温材料砌到幕墙类建筑的自身墙体中，避免使保温材料裸露在外，造成火灾隐患。多年的大量实际工程证明，抹灰类的外墙外保温系统基本是安全的，这也可以为外保温系统的防护提供另一个思路。

4.2　保温材料的选择

通过资料得知，大厦的装修材料是干挂石材幕墙，塔楼是铝单板和铝塑板幕墙。对于铝塑板的使用，对比普通的铝塑板，防火型铝塑板有很强的阻燃作用，是因为防火型铝塑板中增加了大量无机矿物阻燃剂。因此，在厚度相同的情况下，从防火特性和抗燃烧滴落物看，无卤阻燃防火铝塑板效果更好。并且防火型铝塑板相对来说，更为环保、安全。

为了使幕墙达到一个较好的节能效果，大厦的设计采取在龙骨附着的墙体上，当场使用聚氨酯喷涂发泡保温的方法。在B座塔楼的铝板和铝塑板与墙体之间，用XPS挤塑板填充达到保温的效果；A座用的是EPS苯板。而未被引燃的群楼，在石材与墙体空腔间喷涂的保温材料是发泡聚氨酯。硬泡聚氨酯优点在于，隔热性能较好，且燃烧时不产生流滴，烟量小，烟色淡。缺点在于硬泡聚氨酯可以燃烧分解，并且蔓延速度快，与此同时还放出毒性气体氰化氢。另一种使用的保温材料是挤塑聚苯板，它是优良的隔热保温材料。它的优点在于抗拉拔、抗压强度高，吸水率低，因而隔热效果好，且不易发生老化。但也存在不足的方面，它燃烧蔓延的速度很快，并伴随有很大的发烟量。所以，保温材料的选用起到至关重要的作用。

对于保温材料的选择，应考虑尽量选择节约能源与防火性能兼顾的保温材料。从目前使用的情况看，以酚醛泡沫作为建筑外墙保温材料，既能有较好的保温性，也会很好的防火性能，兼具保温与防火的性能，导热系数在0.022～0.3的范围内。用1700℃的火焰对25mm厚的酚醛泡沫平板进行喷射灼烧，十分钟后，表面仅仅略有炭化现象，并没有被烧穿的迹象，在实际应用中，这可以对于火灾的预防有很好的效果。与此同时，酚醛泡沫即使是在被高温点燃的状态下，也不会产生滴落物并伴随有很少的发烟，而且几乎不产生有毒气体。

4.3　提高外保温系统构造技术

这幢大楼外墙保温材料的防护层厚度只有5mm左右，所以一旦防护层部分脱落，或者防护层的表面出现裂缝，包裹其中的保温材料就会裸露，很容易发生火灾。对于此类问题，就必须从提高外墙外保温系统的构造技术方面来避免此类问题的发生，并对施工现场进行严格的监督管理。比如尽量避免有机保温材料连成大片状，铺满建筑表面，并保证保温层与基层及面层的空隙用不燃材料完全封死；在外墙施工时，采用不燃的无机质绝热材料设立隔火条带，将保温层分隔成若干块，来避免火灾引起全部保温材料的燃烧。在施工过程中，由于施工方式的缺陷也会埋下火灾隐患。在实际操作中，部分施工人员为减少工作量，在粘贴保温材料时会减少粘贴点的数量，造成保温材料与墙体间大量的空隙，更容易形成空腔结构而导致火灾的迅速蔓延。应保证在实际施工中对于保温材料的板材禁止点粘的施工方式，而在四周打粘贴带，并增加横、竖双向防火带，形成有效的防火分区。胶粘剂应选择用纯丙烯酸树脂乳液和不含铁的硅砂，保证外保温系统的安全使用。

需要注意的是，只有采取有效的构造措施，才能提高系统的防火性能。目前，通用的做法是严格要求保温材料的燃烧性能，来达到相应的防火要求。因为保温材料是被用在无机材料的内部，所以对于外保温系统的防火安全性的评价，应该将包括保温材料、防护层以及防火构造在内的三部分作为一个整体来考虑。

5　结论

我国外墙保温材料存在着巨大的需求，我们应逐步完善我国的外保温标准体系，加强对新兴建筑材料和施工工艺的防火研究，研发新型阻燃性能更优的外墙保温材料，大力推广防火性能优异的无机类保温材料。要通过对外保温系统整体构造的研究来改善和提高外保温系统的防火安全性能。按照不同的建筑用途和结构来确定不同的外保温系统的防火要求。加强对于外保温材料的监督管理也是一项重要的举措，并切实把消防监督管理作为一项常态工作来抓，保证建筑的外保温系统乃至整个建筑的防火安全。

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