李浩源

（Intertek建筑工程事业部，上海奉贤区大叶公路6958号，201405）

1 铝塑板的结构和特点

铝塑复合板简称铝塑板，是一种性能良好的复合建筑材料。它的外层一般是厚度为0.2～0.8 mm的铝板，芯层为塑料。常用的芯层材料是聚乙烯。芯层的两面通过高分子膜胶水或热熔胶跟铝板热压复合而成。铝塑板集重量轻、强度好、施工方便、外观高雅美观等特点于一身，是一种性价比很高的装饰材料。尤其是铝层进行聚偏氟乙烯（PVDF）涂层处理后，表面具有银灰色的金属质感、视觉强烈，因此作为现代高层建筑的幕墙材料，为广大建筑设计师所钟爱，在世界上被广泛使用。然而，作为铝塑板主要成分的聚乙烯芯材是易燃材料，即使添加阻燃剂进行改性，还仍具有很大的火灾危险性。

2 中东建筑用铝塑板防火要求

中东地区对铝塑板需求最大的是阿联酋，尤其是迪拜。近十几年来，为了摆脱对石油经济的依赖，迪拜大力发展旅游和房地产等非石油产业，一座又一座令人惊叹的摩天大楼拔地而起。在火热的建设浪潮推动下，迪拜对铝塑板的需求量节节攀升，许多摩天大楼大量地使用了铝塑板作为幕墙材料，造就了迪拜独特的建筑风景线。

在2011年之前阿联酋并没有自己的建筑法规和消防规范。直到2011年，阿联酋才正式颁布和施行他们的第一部生命安全法规 《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》。 这部法规对阿联酋新建建筑的防火及生命安全做出了强制的规定。该法规第一章就对建筑的构造提出了消防要求，并对建筑的防火分区及隔断的耐火等级做了明确规定。

铝塑板在建筑上主要用于内墙和外墙的装饰 ，《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》这部法规对内墙和外墙的防火要求稍有不同。例如，针对酒店、公寓、商场或住宅楼，法规要求内墙必须具备一定的耐火极限性能，此外，内墙上的装饰材料应进行ASTM E84或NFPA 255表面燃烧性能测试，不同场所的内饰面材料表面燃烧性能要求如表1。

跟内墙不同的是，法规只要求外墙有耐火极限性能，对作为外墙一个组成部分的饰面材料，并没有阻燃性能要求。

2011 版 《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》的实施，对规范阿联酋的建筑消防要求，提高建筑消防安全和生命安全起到了很大的促进作用。然而，近几年在迪拜接连发生的摩天大楼幕墙火灾让阿联酋的民防局和民众对大量使用在建筑外墙上的铝塑板产生了担忧。这些火灾中，其中最引人关注的是阿德里斯酒店（The Address Hotel）大火、火炬大厦 （The Torch Tower）大火以及Tamweel Tower大火。阿德里斯酒店是一座63层高的奢侈酒店，位于地标建筑迪拜塔附近。2015年12月31日晚上10时许，正当人们正在期待迪拜塔规模盛大的跨年烟火表演的时候，阿德里斯酒店突发大火。凶猛的火焰从酒店的第二十层外墙向上蔓延至顶层，最后几乎吞没了整个酒店的一面外墙[4]。这场大火被等待烟花表演的媒体直播到了世界各地，恐怖的火势震惊了全球。另一场大火发生在迪拜的火炬大厦，这座大厦高达336米，总共有84层，是当地乃至世界上最高的公寓之一。2015年2月21日凌晨，火炬大厦突发大火，在大风的影响下，火势从大厦中部的外墙向上蔓延，消防员花了2 h才能控制住火情，其实这已经是火炬大厦在这两年内的第二次火灾了[5]。还有一场造成数百人半夜露宿街头的火灾发生在Tamweel Tower大厦。Tamweel Tower是一座34层的公寓，于当地时间2012年11月18日凌晨1：30发生了火灾，这场大火直到次日的8点19分才被熄灭。根据当地官方调查，这场大火源于一个未熄灭的烟头。烟头引燃了堆放在底层的垃圾,之后火势沿着外墙迅速向上蔓延到楼顶[6]。上述三场大火灾引起了人们的深刻反思。这三场火灾的共性是着火建筑都使用了铝塑板作为外墙装饰材料，火灾都是通过铝塑板外墙从低楼层向高楼层蔓延并扩大的。

表1 《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》中防火要求Tab.1 Fire protection requirement in UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE

铝塑板作为幕墙使用在建筑外墙上时，一般都是通过挂件固定到建筑主体结构上，这种安装方式造成了铝塑板跟建筑主体结构之间形成了一个空腔。空腔往往从底层连通到建筑的顶层。铝塑板的芯材聚乙烯本身就是一种易燃材料，占据铝塑板约70%的质量。建筑着火时，火场的温度一般超过1000℃，在这个温度下铝塑板芯层和表皮的铝板迅速熔化，加上铝塑板跟建筑主体之间空腔的“烟囱效应”的作用后，火势迅速扩大。扩大的火势熔化了更多的易燃芯材，进一步助长了火灾。如果没有外界的干预和限制，火灾将越烧越快，直到所有的易燃材料消耗殆尽为止。在这种高温情况下，即使采用阻燃处理后的聚乙烯作为芯材也无济于事。更为严重的是，在2011年阿联酋施行建筑法规之前，包括阿德里斯酒店在内大量的高层建筑早已建成并投入运营，它们的外墙铝塑板大都是非阻燃铝塑板。目前迪拜的250多座高层建筑中，大部分建筑都使用了这种类型的铝塑板，这无疑是一个巨大的火灾隐患。

这三场大火也同时也暴露出了这份生命安全法规的局限性。我们前面提及，法规对外墙的耐火极限性能做了限定，但墙体即使具备了法规所规定的耐火极限性能，也只能够在水平方向上阻挡火灾穿透。而这几场大火，无一不是竖直向上蔓延。法规只要求外墙具有耐火极限性能显然是不够的，有必要在耐火极限性能的基础上，对外墙材料的表面燃烧性能和火焰传播性能做出规定。意识到这一问题的严重性后，阿联酋民防局开始着手开始对法规进行了修改，并要求已建成的建筑对非阻燃铝塑板进行彻底更换。更新后的法规为2017版。新版法规对用于外墙的铝塑板和金属复合板的防火性能提出了详细的要求，具体要求汇总如表2。

表2 2017年《UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE》中对于铝型板和金属复合板的防火性能要求Tab.2 Fire protection requirement of aluminum profile beard and metal composite board in UAE FIRE AND LIFE SAFETY CODE OF PRACTICE 2017

3 新版法规铝塑板防火要求分析及技术对策

由于铝塑板被认为是造成幕墙火灾迅速蔓延的罪魁祸首，因此无论外墙是否要求具有耐火性能，新法规都要求铝塑板本身具有一定的阻燃性能。

我们先来看铝塑板应用最多的建筑幕墙，它属于非承重非耐火外墙，新法规要求对铝塑板进行两类测试。测试一采用EN 13501-1[7]和ASTM D1929[8]两个标准，用于考核铝塑板自身的阻燃性能。EN 13501-1是欧洲建筑材料燃烧性能评级标准，其分级和测试方法跟我国的GB 8624-2006基本相同。法规规定，使用在高层以及公共建筑的铝塑板及其芯材应分别达到A1级或A2-s1-d0级。满足A1或者A2级燃烧性能的材料，在国内被认为是不燃材料。由于铝塑板易燃材料主要来自于芯材，法规规定芯材的燃烧性能也须满足A1或A2-s1-d0等级。ASTM D1929是一个塑料燃点测试方法，可进行塑料的自燃点和闪点测试。测试二的四个标准都是火焰蔓延性能测试方法，测试方法类似，测试的对象是外墙构件。以NFPA 285[9]为例，它模拟火灾通过外墙窗口向上竖向蔓延以及向窗口两侧横向蔓延的火灾场景。测试样品为按建筑现场实际结构搭建而成的外墙，墙体宽4.06 m，高5.33 m，测试时覆盖住两层结构的测试炉。测试时，通过设置在一楼的烧嘴喷火模拟下层着火，同时在外窗前另设一个喷火烧嘴，模拟从横向上蔓延的火焰。测试炉燃烧30 min后停火，从点火开始到停火之后火焰完全熄灭为止，如果外墙竖向火焰蔓延距离小于3.05 m，火焰横向蔓延距离小于1.52 m，则认为样品通过测试。这种测试方法综合了外墙的空腔、干挂方式、板间填缝剂等各种现场要素，被认为是外墙火焰蔓延性能的一种综合评估方法，其测试结果比较有实际意义。NFPA 285铝塑板幕墙测试方式详见图1的照片。

图1 NFPA 285幕墙测试照片Fig.1 Test photo of NFPA 285 curtain wall

从图1（b)看，一楼的模拟火焰窜出窗外后沿着外墙向上蔓延，很好地模拟了层间的火灾蔓延情况。

再来看非承重耐火外墙上铝塑板的要求，同样，测试一要求芯材和铝塑板应分别达到A1级或A2-s1-d0级。区别点是用在耐火外墙上的铝塑板还必须跟外墙构件作为一个整体满足一定的耐火性能等级。也许有些人看到防火性能要求更高的耐火外墙反而不测火焰蔓延性能，会产生疑惑。其实芯材和铝塑板达到A1级或者A2-s1-d0级，已经杜绝了铝塑板自身燃烧的可能。此外，耐火墙能把火灾隔离并保证非受火面的最高温升不超过180℃，远低于铝塑板的燃点。A级的铝塑板结合耐火墙体，其实已起到了双保险的作用。

通过上述分析可以发现，法规对铝塑板的防火性能要求有了很大的提高。幕墙用铝塑板，就板材本身而言，至少要达到EN 13501-1的B级才能在阿联酋地区使用。高层建筑及公共建筑是铝塑板用量最大的地方，这些建筑要求板材要达到A2或A1级的燃烧性能。大量的测试数据显示，聚乙烯芯材通过添加阻燃剂进行改性后，能达到的最高燃烧性能也仅仅是B级而已。目前，国内能生产出A2级铝塑板的工厂寥寥无几，这就意味着如果不能开发出A2级铝塑板，很多国内厂家将被迫退出中东市场。根据EN 13501-1的要求，铝塑板要达到A2燃烧性能等级，其芯材的燃烧热值应≤3.0 MJ/kg，作为次要组分的胶粘层其燃烧热值应≤4.0 MJ/m2。目前市场上已经有满足标准要求的高分子膜胶粘层可用，其技术也比较成熟。而聚乙烯的燃烧热值大约为46.0 mJ/kg，远远大于3.0 mJ/kg，因此把芯层的热值降到3.0 mJ/kg是实现A2等级的一个途径。日本有些厂家就尝试在聚乙烯芯层中掺入氢氧化铝来实现阻燃效果[10]。其原理是通过氢氧化铝受热分解的吸热反应，防止芯材温度上升；同时分解的水蒸气可以稀释可燃气体，使其不易燃烧；此外，分解的氧化铝覆盖到聚乙烯表面，也起到了阻燃的作用。通过使用不燃材料作为芯材对聚乙烯进行替换，也是一个釜底抽薪的解决办法，但是不燃材料的韧性、加工性以及剥离强度性能不如聚乙烯，需要对这些性能进行平衡。此外，民防局要求铝塑板必须通过认证并在民防局登记备案后方可在阿联酋销售

，也是铝塑板厂家一个不得不跨过的技术门槛。

4 结语

铝塑板因其优良的力学性能在建筑幕墙上被广泛使用，但其易燃的特点带来的巨大的火灾隐患。世界各地相继发生的铝塑板幕墙火灾，引起了各国消防部门的关注。继阿联酋针对铝塑板这一装饰材料修改建筑防火规范后，美国国际法规委员会（International Code Council）也向相关委员发出了征询函，准备对国际建筑法规（International Building Code）铝塑板部分的防火要求进行修改和更新。澳大利亚也要求所有用在高层建筑上的铝塑板，2018年起必须通过火焰蔓延性能测试才能使用。

阿联酋作为中东地区的标杆，其建筑法规的更新也会带动这一地区的规范更新。伦敦格林菲尔大火的教训，也会加速英国新建筑法规的出台。提高铝塑板阻燃性能在世界上已经形成广泛的共识，这必然导致铝塑板行业的新一轮洗牌。作为铝塑板生产和出口大国，国内的厂家应抓住这一时间窗口，尽快完成产品的技术升级，才能立于不败之地，避免被市场淘汰。

参考文献

[1] General Headquarters of Civil Defence,Ministry of Interior,United Arab Emirates.Uae Fire and Life Safety Code of Practice,,2011 Edition.

[2] American Society for Testing and Material.ASTM E84.Standard Test Method for Surface Burning Characteristics of Building Materials[S].2013 Edition.

[3] National Fire Protection Association.NFPA 255.Standard Method of Test of Surface Building Characteristics of Building Material[Z].2006 Edition

[4] Sean Cronin.Most Dubai Towers Built Before 2012‘have non fire－rated exterior panels’[J].The National AE.2016，(4)

[5] Steve Almasy， Alexander Felton.Dubai’s Torch Tower catches fire－again[N].CNN.2017－08－04

[6] Neil Churchill.Cigarette Caused Tamweel Tower Dubai Fire[J].Gulf Business.2012，（12）.

[7] European Stardad.EN 13501 －1：2007+A1：2009.Fire Classification of Construction Products and Building Elements– Part 1：Classification Using Data From Reaction to Fire Tests[S].September 2009

[8] American Society for Testing and Material.ASTM D1929.Standard Test Method for Determining Ignition Temperature of Plastics[S].2010 Edition.

[9] National Fire Protection Association.NFPA 285.Standard Fire Test Method for Evaluation of Fire Propagation Characteristics of Exterior Non－Load－Bearing Wall Assemblies Containing Combustible Components[Z].2012 Edition.

[10]Shinichi Sugahara(TUS),Hideki Yoshioka(NILIM),Tatsuo Ando(CBRD).Main Theme：Fire Safety for Facades from International Viewpoint[C].Brief Report on Academic Research Visit to Dubai and Abu Dhabi(UAE).2012－12－5.