彩钢夹芯板建筑火灾危险特性分析与防控

发布时间: 2018-12-06 17:33:28

彩钢夹芯板作为一种新型的建筑材料,以其投资低、上马快、产能小和美观实用、施工简单、保温隔热效果好为优点,始兴于本世纪初,被广泛用于厂房、仓库、办公、工棚及高架人员密集活动场所等各类行业建筑中。近年来,由于板房搭建无标准、质量不统一和管理不规范,导致彩钢夹芯板建筑的火灾越来越多,人员和财产损失愈发严重。笔者结合自身岗位职能和彩钢夹芯板的燃烧特性与使用管理,就其火灾危险特性的防控谈一下愚知拙见,以利探索彩钢夹芯板建筑火灾综合治理的长效途径。
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自2012年10月10日,陕西西安周至县境内一彩钢夹芯板活动房发生火灾,造成12人死亡、2人失踪、24人受伤的恶性事故后,公安部连续几年高密度、多频次地开展彩钢夹芯板建筑消防安全专项整治。如《关于进一步加强彩钢板建筑消防安全监督管理的通知》(公消[2012]303号)、《关于集中开展违章搭建彩钢板临时建筑及人员密集场所门窗设置影响逃生灭火障碍物专项整治行动的通知》(公消[2013]136号)、《关于防控建筑外墙保温材料火灾的通知》(公消[2014]124号)。尽管如此,但是关于彩钢夹芯板等隔断保温材料诱发的重大火灾事故仍然不断发生。2014年11月16日,山东寿光龙源食品有限公司发生火灾,造成18人死亡、13人受伤,事故直接原因是该公司恒温库内电线接头短路,引燃墙面聚氨酯泡沫保温材料引发火灾;2015年5月25日,河南平顶山鲁山康乐园老年公寓发生火灾,造成38人死亡,6人受伤,据悉失火单位为民办养老机构,起火建筑均为彩钢夹芯板建筑。此外,我省襄阳“4.14”火灾和吉林“6.3”宝源丰禽业公司火灾中,均有彩钢夹芯板在其中充当帮凶的因素存在。为此,进一步掌控彩钢夹芯板建筑的火灾危险特性,加强和改进彩钢夹芯板建筑的火灾预防工作显得尤其重要。

一、彩钢夹芯板的主要特性构成

(一)定义。彩钢夹芯板,是由上下两层成型金属面板和直接在面板中发泡、熟化成型的高分子隔热内芯压制而成,具有安装简便,轻质高效的特点。是当前建筑材料中最常见的一种产品,不仅能够很好的隔热隔音,而且非常环保高效。目前,主要广泛用于大型厂房、仓库、体育馆、超市、医院、冷库、活动房、建筑物加层、洁净车间等诸多场所。

(二)分类。彩钢夹芯板根据其夹芯材料的化学成分可分为两大类,一是无机纤维材料类:如岩棉彩钢夹芯板(RW夹芯板)、玻璃棉彩钢夹芯板(GW夹芯板)、还有矿棉彩钢夹芯板(MW夹芯板)等;二是有机化学泡沫材料类:如聚氨酯泡沫彩钢夹芯板(PU夹芯板)、聚苯乙烯泡沫彩钢夹芯板(EPS夹芯板),还有酚醛彩钢夹芯板(PF夹芯板)等。

目前,市场上常见的彩钢夹芯板主要有:岩棉彩钢夹芯板、玻璃棉彩钢夹芯板、聚氨酯泡沫彩钢夹芯板、聚苯乙烯泡沫彩钢夹芯板等。其中,岩棉板和玻璃棉板燃烧性能好,属于A级不燃性建筑材料,但由于投入成本较高,一般建设方只考虑市场价格和个人私利,使用的多为聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫为芯材的彩板,燃点低、阻燃性能差。普通聚氨酯泡沫的燃点很低,约为90℃—120℃左右,燃烧速度极快,等同于普通纸张,聚苯乙烯燃点为450℃—500℃左右,等同于普通木材。这些彩钢夹芯板虽然造价低,但防火隔热作用明显达不到消防安全要求。

1、岩棉彩钢夹芯板。是彩钢夹芯板系列中耐火性能最强的一种新型防火板材。其夹芯材料岩棉是由天然的岩石、高炉铁矿渣等经高温熔化成丝,再经过固化成型。岩棉彩钢夹芯板符合相关洁净厂房的消防要求,是室内吊顶、活动房建设最理想的结构装饰板材。具有600℃的耐火性能,耐火等级达到A级。

2、玻璃棉彩钢夹芯板。其芯材玻璃棉属于玻璃纤维中的一个类别,采用石英砂、石灰石、白云石等天然矿石为主要原料,配合一些纯碱、硼砂等化工原料熔成玻璃,是一种人造无机质纤维,具有防火、保温等优良特性,是钢结构建筑吸声降噪的最佳材料。

3、聚氨酯泡沫彩钢夹芯板。是由上下层彩钢夹芯板加中间发泡聚氨酯构成,是当前建筑行业中应用比较广泛的建材之一,具有良好的保温、隔热、隔音效果。

4、聚苯乙烯泡沫彩钢夹芯板。是一种有机材料,具有保温、隔热、质量轻、安装方便等特点,使用比较广泛。但一旦发生火灾,火势迅速蔓延,将产生大量的有毒有害烟气,极易造成人员伤亡和财产损失。

二、彩钢夹芯板建筑火灾的危险特性

彩钢夹芯板外形美观,色泽艳丽,整体效果好,它集承重、保温、防水和防火为一体,且无需二次装修,安装快捷方便,施工周期短,综合效益好。但是,由于彩钢夹芯板建筑大多具有临时性的特点,建设方极易忽视消防安全要求,往往采用低价位和小成本的泡沫类彩钢夹芯板作为建筑的墙面、隔断和顶棚材料,一旦发生火灾,将会产生大量的浓烟和有毒有害气体,火灾蔓延迅速,结构瞬间垮塌,容易造成人员伤亡和财产损失。

(一)浓烟

根据对火灾事故中的人员伤亡分析,90%以上的人员伤亡主要是来自火灾中聚苯乙烯(EPS)、聚氨酯泡沫(PU)和挤塑泡沫(XPS)等材料,在燃烧过程中释放出大量的浓烟所致。如EPS、XPS、PU等泡沫塑料板材,在制作工艺过程中,为提高阻燃烧性能,要加入一定量的阻燃剂DMMP(甲基磷酸二甲酯),虽然氧指数增高、有一定的阻燃效果,但由于DMMP含磷量达到25%,也致使这些泡沫塑料燃烧加快、产烟量增大。近期,河南“5.25”鲁山老年公寓火灾死亡38人、伤6人,“6.25”郑州西关虎屯火灾死亡15人、伤2人,“6.28”商城居民楼火灾死亡6人、伤1人等惨剧,火灾中产生的浓烟就是最大的罪魁祸首。

(二)毒气

在火灾条件下的燃烧,其燃烧产物不仅有大量的浓烟,而且会产生大量的有毒有害的气体,主要是一氧化碳(CO)。诸如EPS、XPS、PU等泡沫塑料燃烧,除产生一氧化碳以外,根据其化学成分的不同,产生的毒害气体也不同,这些气体与一氧化碳的混合物毒害性更大。比如说含碳(C)、氢(H)或含碳(C)、氢(H)、氧(O)的碳氢类泡沫塑料,燃烧时产生大量的毒害气体是CO,酚醛类泡沫塑料燃烧冒出的烟气中,能放出毒性极强的酚蒸气;再如含氮类的塑料三聚氰胺甲醛和聚氨酯等燃烧时,能产生一氧化碳、氧化氮等有毒气体以及剧毒气体氰化氢;还有含氯的泡沫塑料聚氯乙烯燃烧会产生氯化氢,聚苯乙烯塑料燃烧会施放出微量的苯类,含氟的塑料聚四氟乙烯,经充分燃烧会产生氟化氢气体,具有较强的腐蚀性、毒害性。

(三)蔓延

聚苯乙烯彩钢夹芯板的主要芯材泡沫塑料属于热塑性塑料的一种,受高温炙烤或火灾时,会在产生熔化和燃烧液滴,呈液态状垂直滴落或水平流动,不仅影响人员安全疏散和灭火作战,而且熔滴物四处流散进一步加快火势蔓延。另外,彩钢夹芯板内的泡沫塑料板材自身的蜂窝状多孔特殊结构,决定了与空气的接触很充分、面积大,一旦着火,极易在强对流的作用下,加快火势迅猛发展,形成大面积燃烧。据相关资料显示,500KG的聚氨酯泡沫和聚苯乙烯堆积后引燃,灭火战斗还没展开、水枪尚未出水,着火物就已燃尽,可见其燃烧速度极其迅猛。

(四)垮塌

彩钢夹芯板建筑一般以轻钢H型钢、槽钢为骨架,以夹芯板为墙壁隔断板材,其承重结构大多为钢结构。火灾情况下,因彩钢夹芯板的具有良好的保温作用,致使板房建筑物内部易形成高温高热效应,以轻钢为主的承重结构强度会迅速下降。如果没有对这些钢结构和彩钢夹芯板表面进行防火阻燃处理,或防火隔热保护措施不到位,金属材料受高温影响,支撑强度迅速衰减发生弯曲变形,极易造成整体建筑垮塌。根据相关测试,在全负荷情况下,使彩钢夹芯板房失去静态平衡稳定性的临界温度约500℃左右,在火场温度高达800-1000℃情况下,裸露的彩钢夹芯板房会短时间内发生变形,产生局部破坏,造成彩钢夹芯板房整体垮塌。普通彩钢夹芯板厂房一般在火灾10分钟左右就会丧失承重能力。

三、彩钢夹芯板建筑火灾频发的诱因

通过对多起彩钢夹芯板建筑火灾的研究发现,致使其火灾频发的主要情形和原因如下:

(一)选材不达标

根据住建部、检验检疫总局联合发布的新版《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)第3.2.17条、第5.1.7条规定,“建筑中的非承重外墙、房间隔墙和层面板,当确需采用金属夹芯板材时,其芯材应为不燃材料”。而在实际工程中,多数建设方为压缩投资成本、加快施工进度,在设计和施工彩钢夹芯板房时,其板材夹芯材料根本就没有选用岩棉等耐燃性能好的芯材,基本都采用造价低、防火隔热作用差的聚苯乙烯板和聚氨酯泡沫板等材料。发生火灾短时间造成大面积蔓延,产生有毒烟气,导致金属夹芯板材的垮塌和掉落,影响人员安全疏散,不利于灭火救援,极易造成使用者和救援人员伤亡。

(二)标准不统一

对于金属面夹芯板主要芯材的燃烧性能要求,《金属面聚苯乙烯夹芯板》(JC689-1998)规定“氧指数不小于30%”,《金属面硬质聚氨酯夹芯板》(JC/T868-2000)规定“燃烧性能达到B2级”, 新版《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)要求“夹芯材料应为A级”。由于目前国家对金属面夹芯板的燃烧性能没有统一的执行标准,多数建设单位和彩钢夹芯板厂家执行的是建筑系统内的行业标准。因此,相关监管部门对彩钢夹芯板的生产、流通和使用领域的监管,也无从下手。在日常的监督重点只是停留在板材质量上,缺少或忽视消防安全要求,在客观上造成失控漏管,埋下火灾隐患。

(三)管理不规范

彩钢夹芯板建筑结构轻便、搭建快捷,经常用作车间、厂房和仓库,多数用于建筑工地现场活动板房,用于施工现场工人的办公、生活、值守和住宿。根据《建设工程施工现场消防安全技术规范》(GB/T50720-2011)规定,施工现场的消防安全管理由施工单位或工程总承包单位负责,制定消防安全管理制度、完善防火技术方案、组织防火巡查和疏散演练等等。但是,由于大多建筑工地施工队伍人员参差不齐,管理层不管理,责任不落实,施工人员进场前根本就没有进行消防安全管理教育和培训,没有开展初起火灾处置、火场自救逃生基本知识和技能的学习。加上施工现场一线工人居多,大多来自农村,文化水平较低,流动性强,安全警惕性低,预防火灾意识差,逃生自救能力弱等等,这些都是导致彩钢夹芯板房火灾事故频发的重要因素。

(四)火灾负荷大

彩钢夹芯板房多为临时用房,尤其是建筑工地的活动板房堆积建筑材料类别多,荷载大,品种复杂,如施工现场经常用到的油漆、橡胶水、草帘、苯板等保温材料均为易燃品,稍有不慎极易发生火灾。同时,为方便工作、生活,在建筑工地的板房内大量使用大功率电器,如空调、电磁炉、热得快、电暖风机、电热毯、电油灯和手机电脑等,电线未穿阻燃管直接明敷或暗敷在彩钢板夹芯内,超负荷用电产生的热量在夹芯板材的保温作用下,无法散发,大大增加了电气线路发生火灾的机率。还有在板房内乱拉乱接的现象也比较严重,如在彩钢夹芯板上钻孔直接穿电线,裸线绝缘层受彩钢板面磨损致短路着火,插座不够用私接电插板,用硬质铜丝直接代替插头等等,也是诱发火灾常见的主要原因。

四、彩钢夹芯板建筑火灾的防范对策

2015年5月27日,公安部消防局召开紧急视频会,部署开展夏季消防检查推进工作。会议明确要求,要大力开展彩钢夹芯板建筑专项治理,做到“四个一律”:一是托儿所、幼儿园、养老院、福利院、寄宿制学校、医院、集体宿舍等人员密集场所,一律不得使用低于A级要求的彩钢夹芯板搭建。二是对使用彩钢夹芯板搭建的人员密集场所,凡低于A级要求的,一律不得通过消防设计审核、验收或备案抽查。三是对使用彩钢夹芯板搭建的公众聚集场所,凡低于A级要求的,一律不得通过使用和营业前消防安全检查。四是对检查中发现使用彩钢夹芯板搭建的人员密集场所,凡低于A级要求的,一律实施临时查封,并责令改变用途,对无法改变的,必须拆除。针对彩钢夹芯板建筑选材标准不一、管理不严和隐患居多等潜在的火险诱因,笔者认为要进一步加强和规范彩钢夹芯板建筑的火灾防控,不仅仅要强力推动专项治理,严格落实部局“四个一律”的要求,还要兼顾抓好以下几个方面的工作。

(一)抓源头,规范治本之策。

一是制定完善和统一质量技术标准。目前,公安部消防局已明确要求人员密集场所不得使用低于A级要求的彩钢夹芯板,否则一律视为不合格。但是相关行业仍停留在“氧指数不小于30%”或者“达到B2级” 的标准上,客观上就造成了彩钢夹芯板建筑的监管漏洞存在。因此尽快统一技术标准,抓好静态管理,突出制度性预防,是规范治理彩钢夹芯板火灾隐患的首要前提。二是工商、质监和住建部门要联合执法,加大对彩钢夹芯板的生产及流通领域的监管力度,严格把控彩钢夹芯板市场可燃芯材产品的产量与流向,督促相关业主尽量选用燃烧性能符合要求的彩钢夹芯板产品。

(二)抓重点,强化动态排查。

彩钢夹芯板由于其轻便、节能和环保等特点,多用于城市开发区大空间厂房、生产车间等人员密集场所和建筑工地的仓库、活动房等建筑。据公安部消防局资料显示,各省市开发区都存在大量的违法违章建筑,厂房和厂房之间违规用彩钢夹芯板搭建“三合一”、“多合一”场所,建筑工地活动板房之间几乎没有防火间距。相关职能部门在开展彩钢夹芯板建筑监督检查中,应坚持“先重点,后一般”的原则,抓住开发区、建筑工地这两个重点区域和场所,强化动态排查,突出治理性预防。对于开发区存在的问题要及时报告当地政府和开发区管委会,提出改、关、停等整治意见,推动火灾隐患整改落地;对于没有设置防火间距、使用燃烧性能不符合要求的建筑工地彩钢夹芯板房,要采用坚决手段和果断措施,一律依法依规整治。

(三)抓监管,落实主体责任。

《建设工程消防监督管理规定》(公安部第119号令)明确规定“建设、设计、施工、工程监理等单位应当遵守消防法规、建设工程质量管理法规和国家消防技术标准,对建设工程消防设计、施工质量和安全负责。”工程设计单位在设计彩钢夹芯板建筑时,应选用燃烧性能符合要求的建筑构件和材料,设置防火分隔,留足防火间距;施工、监理等单位要加强现场监管,严格落实单位主体责任,教育培训施工人员的消防安全意识,落实动火、用电、易燃可燃材料等消防管理制度和操作规程,严格管控消防产品、彩钢夹芯板等建筑材料的燃烧性能和产品质量,保证消防通道、消防水源、消防设施和器材、消防安全标志等完好有效。

(四)抓宣传,注重社会引导。

要充分利用报纸、电台、互联网等平面、电波和网络媒体,继续深化彩钢夹芯板建筑火灾危险性的宣传,加大对典型案例、重大火患的曝光,策划好简洁直观、易学易懂的火灾预防知识和火场逃生自救技能的教育培训,强化“四个能力”建设,真正达到震慑单位、警示社会和教育群众的目的。彩钢夹芯板建筑群体中人员参差不齐,在开展消防安全宣传培训过程中,要注重社会引导,因材施教,切忌不可通用化、公式化、“一锅煮”。管理人员要侧重加强消防安全岗前培训,系统了解消防法规、消防安全制度和保障消防安全的操作规程,重点掌握各类消防安全理论知识和业务技能,不断增强其消防安全责任感和大局观;对施工现场工人在开展消防安全教育培训中,不要提出过高、过急的要求,教育培训宜 “简洁、通俗、大众化”,注重运用典型火灾案例、消防宣传图片等生动的教育资源,在形象、互动中提高施工人员的“报火警、扑救初起火灾以及自救逃生”的知识和技能,切实让他们“吃得下”、“吃得好”。

参考文献

[1] 《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)

[2] 《建设工程施工现场消防安全技术规范》(GB/T50720-2011)

[3] 彩钢板结构建筑火灾危险性分析(河北 王姣)

[4] 简述塑料的燃烧性和火灾的扑救方法(工程科技)