1 外墙外保温系统火反应性试验
1.1 试验目的
三种墙体外保温体系包括：聚苯板外保温体系、胶粉聚苯颗粒外保温体系和岩棉外保温体系。检测目的在于对比三种外墙外保温体系的火反应性能，包括点火性、热释放、烟和有毒气体产生等性能。
1．2 试件的制作
检测用试件由委托单位制作，模拟墙体外保温材料的实际受火状态，试件的受辐射面为5mm厚的水泥抗裂砂浆，中间为50mm厚的保温层，底面为10mm厚的水泥抗裂砂浆基板，试件侧面用5mm厚的水泥抗裂砂浆封闭。为了对比试验状态与实际使用状态的性能差异，还制作了相应的侧面裸露试件，即试件的侧面不采用水泥抗裂砂浆封闭，为裸露状态。每种试件的外观尺寸均为：100min×l00mm×65mm。
1.3 试验条件
检测设备采用锥型量热计(ConeCalorimeter)。根据《采用耗氧量热计测定材料及产品的热与可见烟雾释放速度标准试验方法》(ASTM E1354—97)，设定检测条件如下：辐射能量：50kW／m2；排气管道流量：0．024m3／s；试件定位方向：水平。
1．4 试验过程
采用锥型量热计对试件的点火性、热释放、烟及毒性气体的产生进行连续定量测定。同时可以采用摄(录)像设备记录下各种试件在热辐射情况下的形态变化。
1．4．1 试验描述
1．4．1．1 聚苯板外保温体系试件
试件构成：l0mm水泥砂浆基底+50mm聚苯板+5mm聚合物抹面砂浆(复合耐碱玻纤网格布)。
试件分为开放式和封闭式。开放式是试件四周自然开放不封闭，以此作为观察样。试验开始2s聚苯板开始熔化收缩，105s时聚合物抹面砂浆(复合耐碱玻纤网格布)层已和水泥砂浆基底相贴，中间的聚苯板保温层已不复存在，只可见少许黑色烧结物。封闭式是用聚合物抹面砂浆将试件四周封闭，以此作为测试样。试件边角产生裂缝，试验开始52s时，从试件裂缝处冒出的烟气被点燃，燃烧持续约70s。试验结束后，将试件外壳敲掉，发现里面已空，只可见少许烧结残留物。
1．4．1．2 岩棉板外保温体系试件
试件构成：l0mm水泥砂浆基底+50mm岩棉板+5mm聚合物抹面砂浆(复合耐碱玻纤网格布)。
试件分为开放式和封闭式。开放式是试件四周自然开放不封闭，以此作为观察样。试验过程中未被点燃，试验结束后观察，发现岩棉板靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为3mm，岩棉板的厚度略有增加(即岩棉板受热后有膨胀现象)，试验过程中和结束后，无其他明显变化。封闭式是用聚合物抹面砂浆将试件四周封闭，以此作为测试样。试验过程中未被点燃，试件未裂，无明显变化；试验结束后，将试件外壳敲掉后也未发现岩棉有明显变化。
1.4．1．3 胶粉聚苯颗粒外保温体系试件
试件构成：l0mm水泥砂浆基底+50mm胶粉聚苯颗粒保温材料+5mm聚合物抹面砂浆(复合耐碱玻纤网格布)。
试件分为开放式和封闭式。开放式是试件四周自然开放不封闭，以此作为观察样。试验过程中未被点燃，试验结束后观察，发现保温层靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为3～5mm，未发现保温层厚度有明显变化，也未发现其他明显变化。封闭式是用聚合物抹面砂浆将试件四周封闭，以此作为测试样。试验过程中未被点燃，试件未裂，无明显变化；试验结束后，将试件外壳敲掉后发现保温层靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为3～5mm，未发现其他明显变化。
1．4．2 试验结论
试验结果见表l。
火反应试验结论 表1
试件
点火时间(s)
热释放速度(kW／m2) 有效燃烧热(MJ／kg)
总放热量(kJ)
l 64 108.6 6.0 16.4 3.2 49.9
2 未点燃 0.9 0.0 0.2 0.0 0.2
3 未点燃 0.5 0.0 0.2 0.0 0.2
CO CO2
峰值(g／g) 平均值(g／g) 总量(g) 峰值(g／g)
平均值(g／g) 总量(g)
1 0.525 0.0067 0.083 0.0848 0.111 1.38
2 0.0021 0.0013 0.027 0.032 0.022 0.46
3 0.0080 0.0029 0.027 0.099 0.049 0.46
注：1．聚苯板外保温；2. 胶粉聚苯颗粒外保温；3．岩棉外保温。
通过对三种主要外保温材料体系试件的对火反应性试验可得出以下结论：胶粉聚苯颗粒外保温体系和岩棉外保温体系的对火反应性能一致(包括点火性、热释放、烟及有毒气体的产生等性能)，并大大优于聚苯板外保温体系。
2 高层外墙外保温防火重要性
根据《高规》规定：凡10层及10层以上的住宅建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅)和建筑超过24m的公共建筑，都属于高层民用建筑。这个起始高度的规定，是根据我国定型生产的曲臂登高消防车的最大工作高度是23m，和消防队主要配备的通用消防车在最不利情况下直接吸水扑救为24m的情况下提出的。并参照了国外的划分标准，见表2。
高层建筑起始高度的划分界限表 表2
国别 起 始 高 度 国别 起 始 高 度
中国(本规范) 住宅：l0层及10层以上， 其他建筑：>24m 比利时 25m(至室外地面)
德 国 >22m(至底层室内地板面) 英 国 24．3m
法国 住宅：>50m，
其他建筑：>28m 原苏联 住宅：10层及10层以上，其他建筑：7层
日本 31m(1l层) 美国 22～25m或7层以上
高层建筑火灾往往蔓延快、范围广、难控制、损失大。火灾实例说明防止火灾从外墙窗口向上蔓延必须予以充分重视。这是因为窗户玻璃虽然在900℃左右才会熔化，但在火灾条件下，主要是由于玻璃受热不均匀和膨胀变形受到窗框的限制，以及内外表面温差太大等原因，往往在250℃左右就开裂破碎。我们经常见到建筑内起火时，其门窗玻璃在火焰或高温作用下，很快破碎脱落，火舌从这些破碎了的门窗口伸出来，就是这个缘故。火舌通过外墙门窗口向外蔓延，基本途径有二：一是火焰的辐射热穿过门窗口烤燃对面建筑物；二是火舌从窗口伸长出来向上窜，将上层窗口的可燃物烤燃，进而窜到上层室内，形成逐层向上蔓延，致使整个建筑物起火。
外墙外保温体系是复合在结构墙体外侧的保温装饰系统，其本身的燃烧性能和耐火极限无论是抵抗相邻建筑火灾的侵害，还是阻止本身建筑火势的进一步蔓延都很重要。因此，认真研究各类外墙外保温系统的防火安全性、对有防火缺陷的外墙外保温系统增设防火构造，对不同外墙外保温系统进行防火分级，对不同建筑高度及不同防火等级建筑，规定出适用的外墙外保温系统是非常必要的。
3 不同外墙外保温系统防火特性
从外墙外保温系统火反应性试验可看出：
(1)聚苯板外墙外保温系统的防火性能最差
应该引起特别注意的是粘贴法聚苯板外墙外保温系统，由于是点粘(粘贴面积通常不超过40％)，系统本身就存在整体连通的空气层，火灾时很快形成“引火风道”使火灾迅速蔓延。虽然使用在建筑外保温层的聚苯板为阻燃性聚苯板，有一定的自熄性能，但在明火情况下仍会燃烧，并且加入的阻燃剂在燃烧后，生成大量毒害气体使人中毒而亡或先中毒昏迷而后烧死。燃烧时高发烟性使能见度大受影响，造成心理恐慌、逃生困难，也影响消防人员的扑救工作。另一个值得注意的是高温辐射时外保温系统的体积稳定性。观察外墙外保温系统火反应性试验可看出聚苯板外墙外保温系统在高温辐射下很快收缩、熔结，在明火状态下发生燃烧，也就是说在火灾发生时(有明火或高温辐射)，聚苯板外墙外保温系统将很快遭到破坏。目前，有部分企业未经系统研究随意在聚苯板外保温体系面层粘贴面砖的做法是非常危险的，火灾状态下聚苯板在受热后严重变形，使面砖饰面层丧失依托，引起面砖层整体脱落造成人员伤害，这种教训在国外已有发生。因此，聚苯板外保温系统在美国有20多个州禁止使用。在英国，18m以上建筑禁止使用聚苯板外保温体系，在德国，22m以上建筑也禁止使用聚苯板体系。
(2)胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统和岩棉外保温体系防火性能较好
除了点火性、热释放、烟及有毒气体的产生等性能大大优于聚苯板外保温体系外，在高温辐射时，外保温系统的体积稳定性也具有明显的优势。试验表明，胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统试件不燃烧，保温层厚度无明显变化，只是靠热辐射面的保温层颜色略有变深，变色厚度约为3～5mm。胶粉聚苯颗粒保温材料的这种优势是通过采用无机胶凝材料包覆易燃聚苯颗粒的方式来实现的，在强热辐射下，靠近热源一面的被无机胶凝材料包覆的聚苯颗粒热熔收缩形成由无机胶凝材料支撑的空腔，该层材料 在一定时间内不会发生变形，保持了体型稳定，同时还对下面的材料起到隔热的作用，从而具有良好的防火稳定性能。
岩棉外保温体系试验表明，试件不燃烧，发现岩棉板靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为3mm，岩棉板的厚度略有增加。这是因为岩棉为A级不燃材料，是很好的防火材料。岩棉板受热后稍有膨胀现象是因为将岩棉挤压成板时添加了约4％左右的粘结剂、防水剂等有机添加剂，这些有机添加剂在受热后挥发引起岩棉板松胀。
4 外墙外保温系统防火分级及防火设计
国外采用不燃烧材料作外墙外保温系统占有2／3的比例，从国外的经验看，对聚苯板外墙外保温系统的应用高度加以限制、利用岩棉等材料的耐火性能做垂直方向的防火分隔材料采阻挡和延缓火灾的蔓延、采用不燃烧材料作外墙外保温系统等措施在防止和减少火灾损失方面起到了很好的作用。
4.l 外墙外保温系统防火分级及防火设计
(1)无防火构造的粘贴聚苯板外墙外保温系统只适用于10层以下的普通住宅(三类及三类以下建筑)。
(2)有防火构造的聚苯板外墙外保温系统只能应用于1．9层以下的普通住宅(二类及二类以下建筑)，并应根据具体情况设置防火隔离带。
4．2 防火技术的基本构造
(1)粘贴聚苯板外墙外保温技术：首先将门窗口用胶粉聚苯颗粒保温浆料作口以增加门窗口的防火性，再根据具体情况按垂直方向每隔三层设置一道防火隔离带，做法是在应设防火隔离带处不贴聚苯板而用胶粉聚苯颗粒保温浆料替代，隔离带在水平方向的长度应是建筑物水平通长，位置应设置在上下窗间，高度宜等于上下窗距，如上下窗间距小于0．9m，则除了按窗槛墙的高度，做胶粉聚苯颗粒保温浆料防火隔离带外，还应在下窗的上檐增设挑出宽度不小于70cm的不燃烧体水平挑檐。
(2)现浇聚苯板外墙外保温系统：在每一层的窗上墙设置钢丝网岩棉板防火隔离构件，该构件的水平宽度比窗洞两侧各宽出200mm，与聚苯板同时固定于模板内，现浇混凝土时一次成型。再根据具体情况每隔三层设置一道防火隔离带，做法是在应设防火隔离带处用同样厚度的钢丝网岩棉板替代聚苯板，隔离带在水平方向的长度应是建筑物水平通长，位置应设置在上下窗间，高度宜等于上下窗距，如上下窗间距小于0．9m，则除了按窗槛墙的高度做岩棉防火隔离带外还应在下窗的上檐增设挑出宽度不小于70cm的不燃烧体水平挑檐。拆模后整体用胶粉聚苯颗粒保温浆料找平。
(3)胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系、泡沫玻璃外墙外保温体系以及岩棉外墙外保温体系，以及经火反应性试验证明，具有良好防火性能的外墙外保温体系应用高度不受防火限制。
根据《高规》规定：凡10层及10层以上的住宅建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅)和建筑超过24m的公共建筑，都属于高层民用建筑。这个起始高度的规定，是根据我国定型生产的曲臂登高消防车的最大工作高度是23m，和消防队主要配备的通用消防车在最不利情况下直接吸水扑救为24m的情况下提出的。并参照了国外的划分标准，见表2。
高层建筑起始高度的划分界限表 表2
国别 起 始 高 度 国别 起 始 高 度
中国(本规范) 住宅：l0层及10层以上， 其他建筑：>24m 比利时 25m(至室外地面)
德 国 >22m(至底层室内地板面) 英 国 24．3m
法国 住宅：>50m，
其他建筑：>28m 原苏联 住宅：10层及10层以上，其他建筑：7层
日本 31m(1l层) 美国 22～25m或7层以上
高层建筑火灾往往蔓延快、范围广、难控制、损失大。火灾实例说明防止火灾从外墙窗口向上蔓延必须予以充分重视。这是因为窗户玻璃虽然在900℃左右才会熔化，但在火灾条件下，主要是由于玻璃受热不均匀和膨胀变形受到窗框的限制，以及内外表面温差太大等原因，往往在250℃左右就开裂破碎。我们经常见到建筑内起火时，其门窗玻璃在火焰或高温作用下，很快破碎脱落，火舌从这些破碎了的门窗口伸出来，就是这个缘故。火舌通过外墙门窗口向外蔓延，基本途径有二：一是火焰的辐射热穿过门窗口烤燃对面建筑物；二是火舌从窗口伸长出来向上窜，将上层窗口的可燃物烤燃，进而窜到上层室内，形成逐层向上蔓延，致使整个建筑物起火。
外墙外保温体系是复合在结构墙体外侧的保温装饰系统，其本身的燃烧性能和耐火极限无论是抵抗相邻建筑火灾的侵害，还是阻止本身建筑火势的进一步蔓延都很重要。因此，认真研究各类外墙外保温系统的防火安全性、对有防火缺陷的外墙外保温系统增设防火构造，对不同外墙外保温系统进行防火分级，对不同建筑高度及不同防火等级建筑，规定出适用的外墙外保温系统是非常必要的。
3 不同外墙外保温系统防火特性
从外墙外保温系统火反应性试验可看出：
(1)聚苯板外墙外保温系统的防火性能最差
应该引起特别注意的是粘贴法聚苯板外墙外保温系统，由于是点粘(粘贴面积通常不超过40％)，系统本身就存在整体连通的空气层，火灾时很快形成“引火风道”使火灾迅速蔓延。虽然使用在建筑外保温层的聚苯板为阻燃性聚苯板，有一定的自熄性能，但在明火情况下仍会燃烧，并且加入的阻燃剂在燃烧后，生成大量毒害气体使人中毒而亡或先中毒昏迷而后烧死。燃烧时高发烟性使能见度大受影响，造成心理恐慌、逃生困难，也影响消防人员的扑救工作。另一个值得注意的是高温辐射时外保温系统的体积稳定性。观察外墙外保温系统火反应性试验可看出聚苯板外墙外保温系统在高温辐射下很快收缩、熔结，在明火状态下发生燃烧，也就是说在火灾发生时(有明火或高温辐射)，聚苯板外墙外保温系统将很快遭到破坏。目前，有部分企业未经系统研究随意在聚苯板外保温体系面层粘贴面砖的做法是非常危险的，火灾状态下聚苯板在受热后严重变形，使面砖饰面层丧失依托，引起面砖层整体脱落造成人员伤害，这种教训在国外已有发生。因此，聚苯板外保温系统在美国有20多个州禁止使用。在英国，18m以上建筑禁止使用聚苯板外保温体系，在德国，22m以上建筑也禁止使用聚苯板体系。
(2)胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统和岩棉外保温体系防火性能较好
除了点火性、热释放、烟及有毒气体的产生等性能大大优于聚苯板外保温体系外，在高温辐射时，外保温系统的体积稳定性也具有明显的优势。试验表明，胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统试件不燃烧，保温层厚度无明显变化，只是靠热辐射面的保温层颜色略有变深，变色厚度约为3～5mm。胶粉聚苯颗粒保温材料的这种优势是通过采用无机胶凝材料包覆易燃聚苯颗粒的方式来实现的，在强热辐射下，靠近热源一面的被无机胶凝材料包覆的聚苯颗粒热熔收缩形成由无机胶凝材料支撑的空腔，该层材料 在一定时间内不会发生变形，保持了体型稳定，同时还对下面的材料起到隔热的作用，从而具有良好的防火稳定性能。
岩棉外保温体系试验表明，试件不燃烧，发现岩棉板靠热辐射面颜色略有变深，变色厚度约为3mm，岩棉板的厚度略有增加。这是因为岩棉为A级不燃材料，是很好的防火材料。岩棉板受热后稍有膨胀现象是因为将岩棉挤压成板时添加了约4％左右的粘结剂、防水剂等有机添加剂，这些有机添加剂在受热后挥发引起岩棉板松胀。
4 外墙外保温系统防火分级及防火设计
国外采用不燃烧材料作外墙外保温系统占有2／3的比例，从国外的经验看，对聚苯板外墙外保温系统的应用高度加以限制、利用岩棉等材料的耐火性能做垂直方向的防火分隔材料采阻挡和延缓火灾的蔓延、采用不燃烧材料作外墙外保温系统等措施在防止和减少火灾损失方面起到了很好的作用。
4.l 外墙外保温系统防火分级及防火设计
(1)无防火构造的粘贴聚苯板外墙外保温系统只适用于10层以下的普通住宅(三类及三类以下建筑)。
(2)有防火构造的聚苯板外墙外保温系统只能应用于1．9层以下的普通住宅(二类及二类以下建筑)，并应根据具体情况设置防火隔离带。
4．2 防火技术的基本构造
(1)粘贴聚苯板外墙外保温技术：首先将门窗口用胶粉聚苯颗粒保温浆料作口以增加门窗口的防火性，再根据具体情况按垂直方向每隔三层设置一道防火隔离带，做法是在应设防火隔离带处不贴聚苯板而用胶粉聚苯颗粒保温浆料替代，隔离带在水平方向的长度应是建筑物水平通长，位置应设置在上下窗间，高度宜等于上下窗距，如上下窗间距小于0．9m，则除了按窗槛墙的高度，做胶粉聚苯颗粒保温浆料防火隔离带外，还应在下窗的上檐增设挑出宽度不小于70cm的不燃烧体水平挑檐。
(2)现浇聚苯板外墙外保温系统：在每一层的窗上墙设置钢丝网岩棉板防火隔离构件，该构件的水平宽度比窗洞两侧各宽出200mm，与聚苯板同时固定于模板内，现浇混凝土时一次成型。再根据具体情况每隔三层设置一道防火隔离带，做法是在应设防火隔离带处用同样厚度的钢丝网岩棉板替代聚苯板，隔离带在水平方向的长度应是建筑物水平通长，位置应设置在上下窗间，高度宜等于上下窗距，如上下窗间距小于0．9m，则除了按窗槛墙的高度做岩棉防火隔离带外还应在下窗的上檐增设挑出宽度不小于70cm的不燃烧体水平挑檐。拆模后整体用胶粉聚苯颗粒保温浆料找平。
(3)胶粉聚苯颗粒外墙外保温体系、泡沫玻璃外墙外保温体系以及岩棉外墙外保温体系，以及经火反应性试验证明，具有良好防火性能的外墙外保温体系应用高度不受防火限制。
