配错耐火保温材料将会给钢结构建筑带来严重危害

配错耐火保温材料将会给钢结构建筑带来严重危害

杨宗焜 华校生

钢结构建筑产业化是伴随我国《绿色建筑行动方案》和《促进绿色建材生产和应用行动方案》全面实施而产生、发展的新兴产业，是我国产业结构调整和升级快速推进的重大举措，钢结构建筑配套的建筑保温防火与结构一体化材料产业亦应运而生。硬质难燃B1级聚氨酯泡沫是当代世界公认的最佳节能保温材料，它具有强大碳化层功能，它在火灾高温火攻击下，能让钢结构建筑钢构件不被高温火烧蚀，是卫护钢结构建筑安全的耐火材料，是钢结构建筑必备一体化隔热层的首选保温防火材料。但是，近来发现多起钢结构建筑工程中配错隔热层的保温材料，这种“阴差阳错”的配置，如不予及时纠正，将会给我国钢结构建筑带来难以估量的质量隐患和事故，这是各地建筑系统领导、建设管理、规划设计、房地产开发商、施工监理、建筑保温防火与结构一体化材料厂商不可忽视的大问题。

一、钢结构建筑的“钢”不是防火耐火的万能钥匙

钢结构建筑的钢构件由钢材组成，其优点是强度大、塑性和韧性好、品质均匀、可焊可铆、制成的钢结构重量轻，上世纪已在欧美经济发达国家广泛推广。但钢结构建筑的“钢”是耐热不耐火的金属材料，钢材遇高温火攻击时，会出现物理性能的变异。资料测试显示：“钢”在温度150℃以下时，钢材性质变化很小。钢结构表面受150℃左右火的热辐射时，“钢”不耐火的特性显现出来，建筑设计部门必须对钢构件采用耐火隔热板保护。温度在300℃ -400℃时.钢材强度和弹性模量均显著下降，温度在600℃左右时，钢材的强度趋于零，钢材会变成“软面条”，钢结构建筑很容易坍塌。

“钢”的另一个特点是耐腐蚀性差，特别是在潮湿和腐蚀性介质的环境中，容易锈蚀。故而钢结构要除锈、镀锌或涂料，且要定期维护。

2001年9月11日，美国发生恐怖分子劫持两架民航波音客机冲击纽约世界贸易中心一号楼和二号楼(双子楼)，导致两楼轰毁，史称美国911事件。据事后专家调查和科学剖析，大楼的钢构件有防火的隔热层保护。767飞机撞击大楼时产生强烈震动，将钢构件上的隔热层震掉了。研究表明，如果没有隔热层存在，大楼的钢构件会在10-15分钟内坍塌。实际上是北楼在遭袭1小时40分钟后坍塌；南楼在撞击后56分钟坍塌。两座大楼之所以能坚持那么长时间，研究表明，这是耐火隔热层发挥了作用。现在可设想，现今我国正在大规模推行钢结构建筑，如果没有优质耐火隔热层保护，钢结构建筑能安然无恙吗？

因之，钢结构建筑的“钢”不是万无一失的守护神，“钢”虽是不燃材料，但有不耐火的软肋，正确选用合适的隔热耐火材料是破解钢结构建筑软肋的重要举措，是关系到钢结构建筑能否做到安全第一、福祉民生的大事。

二、配错耐火材料会给钢结构建筑带来严重的危害

钢结构建筑要选对合适的耐火材料，不能配错，选错的后果不堪设想。

目前，世界公认的最佳节能保温材料是聚氨酯，它的导热系数低，是所有的有机保温材料中保温性能最强，同时有高强度的粘结性，欧美经济发达国家的建筑保温耐火材料，首选的就是聚氨酯，其市场占有率达50%以上，而中国10%不到。我国建筑外墙保温选用较多的是聚苯板、酚醛泡沫和无机保温材料，钢结构建筑也基本如此，选用聚氨酯的不多。

最近，我们在一个高峰论坛会会后，参观某省钢结构建筑与保温装饰一体化板产业化示范工程，发现他们选用的耐火材料是聚苯材料。然而，让所有参观者吃惊的是聚苯与钢构件板衔接处均有空隙，专家们当场判别，出现的空隙是聚苯粘结性太差造成。我们询问工程负责人选用聚苯材料理由是什么，回答是一看价格是否便宜，二是有否合格检测报告，只要两个条件符合，就用，其它问题基本顾不上了。

我们认为，这样的配错耐火材料不是个案。缘由除趋利性价格因素外，主要是对配错耐火材料的严重危害性认识不足。

聚苯板是热塑性有机保温材料，但其粘合性差和耐火性差，是不适宜作钢结构建筑中的耐火保温材料。热塑性有机保温材料有个特点，该材料在实验室检测时，在火的最初攻击时，材料会高速吸收热量，导致难以检测到热量的增长速率，故可轻易获得难燃B1级的报告。但是聚苯板没有碳化功能的卫护，在真实火灾的高温火攻击下，超过75 ℃就开始融化、滴落，温度再高聚苯板材料本身也成为燃烧体被引燃。另外，由于聚苯粘结性差，正如我们参观样板工程所发现的，聚苯与钢构件板很难粘结，衔接处的空隙很多。同样，无机的玻璃棉和岩棉虽是不燃材料，但在火灾高温攻击下，玻璃棉超过350℃脆化，岩棉超过600℃以上会粉化，同样不是理想的保温隔热耐火材料。

现今钢结构建筑中，选用酚醛泡沫也开始多了起来。酚醛是暖通制冷工程选用的绝热材料，它的导热系数低，隔热性能好，可与最佳保温的聚氨酯泡沫媲美，酚醛在遇200℃高温时，表面会生成炭化层，不燃烧、不熔化、不收缩、无毒气、无浓烟、无滴落。但是，酚醛泡沫是酸性材料，据测试，该材料与钢结构建筑的构件粘结时，会对钢材制品产生腐蚀作用。同时，它的粘结性差，抗压抗折能力低，材料脆性强，易粉化、易吸水。冬天，在寒冷地带，酚醛泡沫因吸水导致结冰膨胀、上墙后材料易脱落，夏天，酚醛泡沫因易吸水，会霉变，导致材料开裂、脱落，另外，酚醛泡沫会释放甲醛，对人体有害，故酚醛泡沫也不是理想的耐火保温材料。

2009年2月9日中央电视台北配楼文化中心大火，2010年11月15日，上海胶州路教师公寓特大火灾，2011年2月3日，沈阳皇朝万鑫酒店大楼大火，还有许许多多建筑火灾，都以铁的火灾事故向全国人民敲响警钟，像中国的国情，任何降低建筑保温材料防火级别和消防安全的懈怠，都会带来难以估量的重大灾害和损失。

三、难燃B1级聚氨酯泡沫是当今配对钢结构建筑的最理想的耐火材料

难燃B1级聚氨酯泡沫是配对钢结构建筑最理想的耐火隔热材料,它在高温火攻击下，会以形成的碳化层隔热阻火,确保钢结构建筑钢构件不被高温火烧蚀。杨宗焜教授在国内首创提出要对聚氨酯保温材料进行分子结构改性，首次提出要在高温火攻击下会迅速形成高效阻火碳化层结构的无卤化结碳膨胀型难燃技术路线，进而研制难燃B1级聚氨酯泡沫。其原理是在易燃聚氨酯的氨基甲酸酯分子结构中，引入难燃、耐温、低发烟、低毒性的环状结构化合物（异氰脲酸环、哑唑烷酮、芳香族环、碳化亚二胺键），使该材料具有高效碳化功能，材料表面遇高温火攻击时，顷刻形成具有焦碳皮结构的发泡阻隔层，此阻隔层高效阻断火焰的蔓延和烟雾和毒气的释放，即使温度高达400℃，仍几乎无挥发物逸出，起到了在火灾发生时的真正防火功能。

杨宗焜专家团队研发成果引起中国科学院、中国工程院的两院院士师昌绪老先生的高度关注，他并亲自到团队专家研发所在地视察、指导，赞扬团队提出的聚氨酯碳化层隔热阻火成果是与宇航飞船抗烧蚀碳化原理一致，是中国建筑节能防火材料研究的方向。

2011年，国务院在国发［2011］46号文已经十分明确规定“新建、改建、扩建工程的外保温材料一律不得使用易燃材料，严格限制使用可燃材料”，2014年，国务院又以国务院安委会［2014］9号文件，再次明确严禁易燃可燃保温材料进入市场，并且公安执法部门正在加强执法安检。

但是，聚氨酯泡沫要达到难燃Ｂ１级的技术门槛极高，没有科技实力的企业难以入门。这是因为，在没有经过化学结构改性的聚氨酯是易燃高分子材料，资料显示：易燃聚氨酯的氧指数在17-18%，它的闪点和自燃点分别为310℃和415℃，在空气中极易燃烧，在200℃至250℃之间就开始逸出挥发物，出现热分解反应，放出大量浓烈烟雾尘和毒气。故易燃和可燃级别的聚氨酯泡沫不能充当类似钢结构建筑所需求的隔热层材料。但有的企业为了生存，变通地要把芯材是易燃、可燃材料塞进市场，办法是在易燃、可燃材料两面涂上或复合无机材料，以此获得进入市场的通行证。但这种所谓的合格产品与芯材是易燃、可燃材料，两面有钢板护卫的彩钢板一样，尽管都有难燃或不燃检测报告，但都因芯材是有严重火灾隐患的材料，公安部消防局已经明令取缔。但是，仍有人不辨真伪，受骗上当，只能自吞苦果。

我国需要货真价值的耐火材料，我国许多科技工者和企业家，正在为研发具有高效节能、防火安全的耐火聚氨酯泡沫新材料而在夜以继日地攻关，杨宗焜聚氨酯新材料专家团队是这次攻关大军的一员。

据中国聚氨酯工业协会统计，近10年间我国聚氨酯产量年均增长11.8%左右，年产量达到700多万吨，占全球总产量近40%。然而，聚氨酯硬泡在外墙保温领域的应用推广却举步维艰。

我国聚氨酯行业发展正在迅猛发展的当今，为何聚氨酯硬泡在外墙保温领域的应用推广如此举步维艰，很大原因是没有形成行业的协同攻关，存在产品供给侧结构性短板。因此，聚氨酯泡沫行业要团结起来，打造互利共赢的命运共同体，齐心协力为社会研发和提供更好、更多的耐火的聚氨酯泡沫保温新材料。

五、通过服务平台为企业产品升级换代服务

开发、推广钢结构建筑和保温装饰一体化外墙板是国家工信部和住建部发布的《促进绿色建材生产和应用行动方案》的重要项目之一，本团队已与国内著名企业联合共同开发有中国特色的难燃B1级聚氨酯泡沫材料，要通过创办建筑聚氨酯高效节能创新服务平台，共推聚氨酯泡沫行业上一个新台阶，为国内更多企业产品升级换代服务。

我们服务的宗旨是除了自身要进一步科技创新，研制更多新材料外，还要为国内企业“雪中送炭”，以期让我国更多节能企业能适应当前中国大力推行建筑节能、钢结构自保温围护结构体系、被动式超低能耗建筑和一体化绿色建材、BIM大型数据库的建设需求，让更多企业在推进“增品种、提品质、创品牌”的科技创新中大有作为。

本平台的科技服务内容除本团队已有的《新型难燃B1級、耐温、低烟、低毒聚氨酯材料》外，还有湖北瑞恣生物科技有限公司的《植物结构阻燃聚醚多元醇》、《钢结构自保温围护结构体系》《利用建筑固废、农林废弃物研制高强度环保装饰装配式围护结构体系》，有江苏博超新材料科技有限公司的《B1级有机无机协同阻燃聚氨酯保温板》。我们根据住建部有关部门领导意见，我们还欢迎有更多的企业加入我们的队伍，以共同开创聚氨酯新材料的新局面。

杨宗焜聚氨酯新材料专家团队供稿

2016年7月22日