建筑防火安全:铝复合材料极其火热

建筑面板使用的填料类型对面板的燃烧特性起到重要的作用。最近在英国伦敦发生的公寓楼火灾事件有150多人受到影响,证明了高度易燃材料是一个祸害,现在就让Angelica Buan你一一道来。

2017年6月14日,位于伦敦西部地区肯辛顿—切尔西皇家自治区北肯辛顿地区的24层高的格伦费尔塔公寓楼成为热门话题,但却是因为错误的理由。大火摧毁了这座住宅综合楼,火灾造成至少百名受困于建筑物内的人伤亡。根据报导,促使大火迅速蔓延的一个原因与公寓楼的防雨外墙有关。

格伦费尔塔公寓楼于1974年建竣,并于2016年进行翻修工程。耗资870万英镑的翻修工程包括添加窗户和聚乙烯(PE)填充的铝覆盖层。

根据欧洲铝业协会的铝建筑可持续发展报告,铝是良好的导热体,被誉为“不易燃建筑材料”。报告指出,此材料被列为欧洲消防A1级(不易燃及要求等级不能与任何附加等级组合),是不燃烧的材料。

当温度达到650°C时,铝可能会熔化,但不会释放有害气体。因此,建筑物的结构部件如工业屋顶和外墙,越来越多采用薄的铝板制成,以便在发生大火的情况下,面板将熔化并允许热和烟逸出,把破坏程度减至最低。

不过,铝复合材料(ACM)面板的情况并非如此。这些是由两片铝和非铝绝缘芯(如发泡聚苯乙烯(EPS)、聚氨酯(PU)或PE,或矿物基芯制成的扁平夹层式面板。

铝复合材料轻盈且坚固,通常用作外部覆盖层或幕墙材料;其金属片还可涂上不同的颜色。

 

不防火

聚合物填充的面板是易燃物,而熔化的塑料使火势加速蔓延。此外,在格伦费尔塔安装的覆盖层和绝缘体之间留下一个50毫米的间隙。此通风腔使火焰更快速地扩散。

根据社区和地方政府(DCLG)部门在7月初发出的声明,英国政府已经寻求独立的专家小组,建筑研究机构(BRE)进行测试,以确定含不同绝缘体的不同类型铝复合材料面板在火灾中产生的反应。

该测试程序旨在确定所提交的铝复合材料覆盖层样品是否满足当前建筑规范的有限可燃性的要求。

与此同时,从其他75座建筑物所取得的样品据报未能通过阻燃试验要求。

 

没有吸取教训

在全球的建筑物火灾事件中,铝复合材料的共同特性受到关注已非头一遭。

2016年迪拜的TheAddress酒店,也是该国第18高的摩天大楼,同样发生与铝复合材料含塑料芯有关的类似事件;而在过去的几年,还有其他涉及到在2012年之前建成的建筑物的火灾。这是当时符合阿联酋消防和生命安全规范的铝复合材料面板的防火性能规范,那时候是强制性的规范。

在中国,2009年发生的北京文华东方酒店火灾事件,泡沫填充的外部覆盖层使火焰加剧,吞噬了这座159米高的酒店;2010年,8层高的公寓发生火灾,导致人命伤亡。

在澳洲,大火也烧毁了23层高的Lacrosse综合楼;其他几栋由可燃外部面板覆盖的建筑物也随时有火灾之虞。尽管有利益相关者已经发出警告,但是铝复合材料覆盖层仍然被继续采用。

对于格伦费尔塔的升级项目工程师,据称他们选择安装每平方米价格便宜2英镑的材料和非防火级别的Reynobond PE面板,而不是防火级的Reynobond FR面板,所传达的信息是削减成本优先于安全考量。

 

铝复合材料和供应商面对压力

铝是1886年商业生产的贵金属,自20世纪50年代起即成为民用工业材料。1898年,铝因被用来作为意大利罗马San Gioacchino教堂的穹顶的覆盖层而成名。

多年来,铝的应用已经扩大;今天,铝是建筑和建造领域最受欢迎的材料之一,并带来许多好处。这些好处包括能量效率、低维修成本、设计灵活性、耐腐蚀和高强度重量比等。其摇篮到摇篮的生命周期也使它具备环保特性。

ResearchandMarkets在其最新的市场报告中指出,拜建筑和基础设施行业蓬勃发展所赐,特别是在城市化和人口显著增长的新兴地区,预计到了2025年,铝复合材料市场将达到82.6亿美元。

这项预测可能要转向了,特别是因为铝复合材料再次成为焦点。

建筑和建造工程材料的主要参与者Arconic表示,该公司正在全球停止销售其用于高层建筑的ReynobondPE铝板,特别是在该公司披露它供应覆盖层予英国的格伦费尔塔,以致公司的股价下挫11%。

目前卷入格伦费尔塔火灾事件的Arconic公司也发现其一些产品的完整性正受到审查。在相关事件中,航空公司波音公司基于Arconic生产的发动机部件,而将其新型的737 Max喷气式客机禁飞。

总部位于美国的Arconic在一项声明中承认,将其ReynobondPE供应给一家制造商,用作格伦费尔塔整个覆盖层系统的组成材料。不过,该公司强调“既不涉及系统的安装,也没有在建筑物翻新或原始设计的任何其他方面扮演角色”。它说,美国、欧洲和英国现有的条例允许在各种建筑应用中使用铝复合材料,包括根据覆盖层系统和整体建筑设计的高层建筑。“我们的产品是整个覆盖层系统的一个组成部分;我们并不控制整体系统或其合规性。”

同样作出相同回应的是Celotex,该公司决定停止向高于18米的建筑物供应其RS5000隔热材料。该隔热材料组成格伦费尔塔防雨覆盖层的一部分。

总部位于萨福克的SaintGobain公司和刚性隔热板制造商Celotex也在网上声明中解释说:“(隔热产品)按照英国标准的0级防火等级分类”。0级材料防止火焰在表面蔓延,并在火灾时限制从拉面释放的热量。

Celotex说,“CelotexRS5000隔热部件是按英国标准BS8414-2:2005作为系统的一部分进行专门测试。当系统设计和安装符合此要求时,RS5000符合BRE Report BR 135多层建筑墙体外部隔热防火性能的规定”。

另一家公司CEPArchitecturalFacades,在为它在翻新该公寓楼中所扮演的角色作出辩护,并把责任推给制造铝板的Arconic公司。该公司在6月23日发布的网上声明中写道,“CEP在使用材料制造建筑物覆盖层系统中的两个部件(防雨板和窗户),并由格伦费尔塔的设计和建造团队指定设计”。

与此同时,Alcubond的制造商3A Composites,否认参与任何的公寓楼装修工程,并发表声明,澄清“Alcubond不是格伦费塔使用的覆盖层。该公司进一步指出,“使用AlucobondPlus的系统已经成功完成了NFPA285多层的防火测试”。

NFPA 285标准化的火灾测试程序评估使用可燃材料的外部,非承重墙壁组件和面板的适用性,或者将可燃组件结合并安装在外墙要求不可燃的建筑物上。

这家瑞士面板公司生产AlcubondA2,并声称它是建筑应用上“唯一不可燃铝复合板”,因为在0.5毫米的铝板之间夹有2-3毫米的矿物填充芯。

 

消防安全,优先考量

格伦费尔塔成为各国重新审视建筑物和建筑材料条例,以及检查其结构完整性的催化剂。仅在英国,估计有3万幢建筑物装有易燃覆盖层。

总部位于比利时的Fire Safe Europe (FSE) 表示,高层建筑物比低层建筑或家庭住宅更要严格遵守防火要求,因为“越高的建筑物,要逃离就越复杂”。

在分析16个国家的高层住宅建筑要求时,FSE发现,荷兰、比利时和希腊三个国家对幕墙系统使用的个别产品没有要求,但侧重于整个系统的性能。另外,这些国家提到“没有基于现实生活,大规模情况下对外墙进行防火检测”,FSE在分析中如此指出。

同样的,“如果整个系统通过全国性的大规模测试”,英国和瑞典允许使用不符合产品要求的产品。

与此同时,其他11个国家对建筑幕墙使用的产品的可燃性要求严格。标准范围从有限的可燃性(Bs3,d0)到不可燃(A2 s1,d0);最安全的防火产品分类为A,最不易燃或最易燃的分类为E。

亚洲对高层建筑物采取防火安全措施

在世界各地,地方性对建筑材料的要求松懈显然比以往任何时候更加明显。

在亚洲,引用The Council on Tall Buildings and UrbanHabitat的2016年度审查报告所提到的数据,该地区在全球记录的128个完成的高层建筑中建成了107个超高层建筑(或超过200米),占全年总数量的84%。

中国在该地区录得最多的超高层建筑数量,占回顾年度的84个完成的建筑。

虽然中国反映了日益壮大的亚洲城市化进程,但是现代可持续发展的摩天大楼正在蓬勃发展,所使用的材料也面临挑战。

在2012年中国消防安全研讨会上,由Tianjin Fire Research Institute的Lei Peng、Zhaopeng Ni和Xin Huang联合撰写发表的一篇文章指出,“可燃外墙覆盖层系统的使用已经大大增加,因为有关系统具备大幅度降低能源消耗的优势。”他们也表示,这也引起了高层建筑外墙对火灾风险的关注。

该篇文章特别指出,中国发生的建筑物火灾涉及含热塑性填料的外墙覆盖层,这促使火势不仅向上蔓延,同时也向下扩散。这三位中国作者家进一步强调:“来自外部火源的火焰,而不是从窗户投射的火焰和热气体,点燃了外墙覆盖层,这和一般的火灾发展进程不同。”

在中国,建筑产品一般按照中国标准GB8624-199的可燃性,分为A(不燃)、B1(难燃)、B2(正常可燃)和B3(易燃)共四级。

这种分类仍然遵守GB8624-2006标准,即使已有了最新的GB8624-2006标准作取代。后者共有七个等级,并以欧洲分类系统EN13501-1对建筑产品的防火性能反应为基础。因此,它现在包括了A1、A2和B到F级。两套单独的代码被采用,视建筑物的高度而定。尽管如此,这两套代码都对外墙的耐火等级(FRR)有要求。

在马来西亚,建筑材料的防火安全,特别是用于建筑外观的,一直都受到严密关注。根据一项早期的报导,由于马来西亚没有防火等级机制,一些建筑物可能安装了可燃外部层。

马来西亚的消防及拯救局局长拿督旺莫哈末诺依布拉欣表示,在某些结构外部使用的材料可能已经被充作较高质量的非易燃覆盖层。该部门负责人说,在对泡沫填充的铝复合材料面板进行表面火熖蔓延试验的同时,并没有明确的措施来区分哪种是高质量的铝复合材料,哪种是劣质的铝复合材料。

底线是使用不具有防火等级、不适合特定项目或质量低劣的材料所造成的灾难,对相关行业来说是一个警钟:时刻注意并保持警惕,确保公众安全是不容置疑的。

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