外墙外保温用增强竖丝岩棉板防火隔离带的研究

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1研究背景
2009年元宵节央视新址发生特大火灾,此次大火不但造成了巨大的经济损失,而且还造成了极其恶劣的社会影响。为有效防止建筑外保温系统火灾事故,认真吸取央视新址“2·9”火灾事故的深刻教训,2009年9月25日,公安部、住房和城乡建设部联合发布了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》46号文通知,该通知相关规定见表1所示。
2010年11月15日上海市静安区胶州路718号教师公寓火灾及2011年2月3日沈阳皇朝万鑫国际大厦火灾后,公安部于2011年3月14日发出了《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》,要求在新标准发布前,从严执行《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(公通字[2009]46号)第二条规定,民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。
2011年12月31日,国务院发布了《关于加强和改进消防工作的意见》。2012年1月,公安部又发文要求严1332格执行《民用建筑外墙保温系统及外墙装饰防火暂行规定》中关于保温材料燃烧性能的规定,特别是采用B1和B2级保温材料时,应按照规定设置防火隔离带。吉林省在结合国务院、公安部和住建部文件的基础上,于2012年7月出台了吉林省地方标准:DB22/T496一2012《民用建筑外保温工程防火技术规程》。
2外墙外保温用防火隔离带的现状由于对防火隔离带材料缺乏研究,目前市场上出现的防火隔离带材料五花八门,质量参差不齐。
2.1酚醛泡沫板
酚醛泡沫塑料是一种新型难燃、防火、低烟保温材料,它是由酚醛树脂加入阻燃剂、抑烟剂、发泡剂、固化剂及其他助剂制成的闭孔硬质泡沫塑料。它的特点是难燃、低烟、抗高温歧变。它可以现场浇注发泡,可模制也可机械加工,可制成板材、管壳及各种异型产品。具有泡沫塑料型保温材料质轻、施工方便等特点。酚醛泡沫板物理性能指标见表2所示。
从表2可看出,酚醛泡沫板相比于聚苯泡沫板和聚氨酯泡沫板,具有相对较好的阻燃性能,但仍然未达到DB22/T496-2012中3.1.8规定的A级要求。酚醛泡沫板尚存在易粉化、翘曲、机械强度低、脆性、无延伸性和吸水率高等弱点。在发泡过程中采用酸固化工艺,泡沫板中残留酸含量过高等问题,将会影响外保温系统和钢筋混凝土结构的安全性和耐久性。近两年来由于防火问题,许多工程应用了酚醛板或酚醛防火隔离带,有些工程已经出现了严重的质量问题。有专家认为酚醛泡沫板尚不能直接替代聚苯泡沫板和聚氨酯泡沫板用于外墙外保温系统。
2.2岩棉
岩棉是以精选的玄武岩或辉绿岩为主要原料,外加一定数量的补助料,经高温熔融离心吹制成人造无机纤维,其主要的化学成分为:SiO2、A₂O2、MgO、CaO及Fe2O2。在岩棉纤维中加入适量粘结剂、防尘剂、憎水剂等外加剂,经过压制固化可制成具有一定强度的岩棉板。
建筑节能是岩棉最重要应用领域之一。世界上很多国家对房屋建筑能量消耗都有明确的规定。这种规定促进了岩棉在建筑节能中的应用。在国外,岩棉以其优异的防火性能和保温性能在建筑应用占岩棉总产量的90%左右,由于防火问题,聚苯板系统在美国仅占17%,而岩棉、矿渣棉占70%。英国规定18m以上房屋必须使用不燃材料作为外墙保温材料。
德国明确规定,超过22m的建筑严禁使用可燃保温材料。因此,聚苯板外保温系统只能用于不超过22m的建筑类型中,高于22m的建筑大部分使用岩棉外保温系统。而对于22m以下的建筑,聚苯板外保温系统中的聚苯板厚度大于100mm时,需再设置防火构造以满足建筑防火安全规定。如果至少每两层设置有围绕建筑物的防火隔离带,则在每个窗洞上沿口不需要设置岩棉防火隔离条。窗洞上沿口构造做法必须达到图1的要求。在每一个窗楣和门相上口加入不燃高强矿棉防火隔离带,厚度同聚苯板,向上宽度≥200mm;长度方向应比窗口两侧延伸≥300mm,用满粘的方式铺帖。主要防止室内发生火灾时火焰从窗口窜出导致的外保温火灾。
、在我国,脱落防裂一直是困扰岩棉用于外墙外保温的技术问题,岩棉作为建筑保温材料使用的比例较低,成功案例较少,岩棉无法在建筑节能领域得到广泛推广应用。2010年《建筑外墙外保温用岩棉制品》标准出版,为岩棉板和岩棉带提出了技术指标,见表3所示。
岩棉带作为防火隔离带材料使用时,由于岩棉带宽度一般为100、150mm,施工时需要若干条岩棉带拼接组合成防火隔离带,切割作业产生的岩棉粉尘易造成施工工人皮肤过敏。
2.3泡沫混凝土
自发布公消[201165]号文《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》以来,泡沫混凝土在建筑保温领域发展较快,目前外墙保温板的建筑应用面积已达到500万m²。
在市场的拉动下,泡沫混凝土保温板销售价格达到1800元/m3。目前,随着生产企业的增多,价格有所回落,但北京、江苏等地仍保持在1200元/m°的价位。
目前,泡沫混凝土产品研究包括提高泡沫混凝土的综合性能和成套设备研发方面。该材料吸水率偏高,导热系数也较大,对于节能要求比较高的气候区(如寒冷地区)不适宜,容易产生冷热桥及结露。
2.4泡沫玻璃泡沫玻璃最早是由美国彼兹堡康宁公司发明的,由碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等,经过细粉碎和均匀混合后,再经过高温熔化,发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料。由大量直径为1~2mm的均匀气泡结构组成。其中,吸声泡沫玻璃为50%以上开孔气泡,绝热泡沫玻璃为75%以上的闭孔气泡,密度为160~
220kg/m3,可以根据使用的要求,通过生产技术参数的变更进行调整。泡沫玻璃在外墙外保温领域应用较少,目前尚未形成泡沫玻璃保温的技术标准和规范。
2.5无机保温砂浆
以无机类的轻质保温颗粒作为轻骨料,加由胶凝材料、抗裂添加剂及其他填充料等组成的干粉砂浆,具有一定的保温隔热、防火性能。这种材料易碎、吸水,质量不稳定,出现保温层空鼓及由于空鼓引起开裂等质量问题。
该类产品由于是湿作业,质量很难控制,同时吸水率偏高,导热系数也较大,对于节能要求比较高的气候区如严寒和寒冷地区不适宜,也容易产生冷热桥及结露。
2.6增强竖丝岩棉板研究的意义根据以上分析,作为防火隔离带的保温材料还存在一些问题,本项目旨在开发一种保温性能更好的、防水性更佳、施工操作简单的防火保温板材,并达到以下目标:
(1)保温材料燃烧性能等级应为A级。
(2)应满足保温要求。
(3)保温板材应与基层墙体可靠连接,应能适应外保温系统的正常变形而不产生裂缝或空鼓,应能长期承受自重、风荷载和室外气候的长期反复作用而不产生有害的变形和破坏。
(4)保温板材应能适应基层的正常变形而不产生裂缝或空鼓。
(5)在正确使用和正常维护的条件下,保温板材应满足外墙外保温系统使用年限要求。
(6)应具有满足外墙外保温系统使用年限要求的防水性能。

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