强挥发性助燃剂在难燃地面材料燃烧痕迹特征研究

王 俊，金 静

(武警学院，河北 廊坊 065000)

●火灾调查

强挥发性助燃剂在难燃地面材料燃烧痕迹特征研究

王 俊，金 静

(武警学院，河北 廊坊 065000)

基于强挥发性助燃剂放火案件痕迹特征不显著、现场勘验困难的现状，选用酒精作为强挥发性助燃剂的代表，研究了其在阻燃橡胶和PVC地板革两种难燃地面材料的燃烧痕迹特征，探讨了酒精用量和灭火方式对燃烧痕迹的影响。制备的燃烧痕迹分为自然熄灭与射水熄灭两类，对照组为报纸引燃地面材料。结果表明：酒精在阻燃橡胶与PVC地板革表面的燃烧痕迹以线状痕迹为主；酒精用量对燃烧痕迹的影响主要取决于材料自身性质；线状燃烧痕迹的稳定性强于炭化痕迹。

强挥发性；助燃剂；燃烧痕迹；火灾调查

燃烧痕迹作为火灾现场的符号语言，真实地记录了可燃物、助燃物、引火源、火势蔓延等信息，是火灾调查人员确定起火部位与起火点，查明火灾原因的突破口[1-4]。因此，归纳总结燃烧痕迹特征，重现火灾发展过程是每个火灾调查人员的首要能力。影响燃烧痕迹形成的因素众多，包括风力风向、相对湿度、火场温度等[5-9]，其中，助燃剂的理化性质与燃烧材料的热物性参数是关键的两个因素。如今，出现了以酒精作为助燃剂的放火案件，与传统的汽油或柴油放火案件相比，酒精的挥发性强，所以残留物的提取更加困难[10]。此外，各种阻燃难燃装饰装修材料的推广，弱化了燃烧痕迹的形成，亦加大了现场勘验的难度[11]。在火灾痕迹学的试验中，很少有人开展强挥发性助燃剂燃烧特性的研究[12-14]，因此，笔者研究酒精在难燃地面材料的燃烧痕迹特征对于此类放火案件的调查具有重要意义。

本文选用阻燃橡胶和PVC地板革两种难燃地面材料作为酒精燃烧的载体。阻燃橡胶具有难燃性和阻燃性双重性质，主要成分为氯丁二烯，是车辆船舶内饰的常用材料；PVC(Polyvinyl chloride)即聚氯乙烯，无固定熔点，稳定性强，常用于工业制品[15]。因为这两种材料应用广泛，所以研究其燃烧痕迹特征具有一定的代表性和典型性。

1 试验设计

试验选用阻燃橡胶和PVC地板革两种地面材料，尺寸为60 cm×60 cm。试验设置试验组和对照组两部分，如表1所示。试验组中，分别泼洒100 mL与200 mL工业酒精于材料表面中心，研究酒精用量对燃烧痕迹的影响；对照组中，利用报纸引燃地面材料。考虑到真实火场中燃烧痕迹可能被破坏的情况，笔者不仅制备了自然熄灭的燃烧痕迹，而且制备了强制熄灭的燃烧痕迹，以此来研究燃烧痕迹的稳定性。在描述燃烧痕迹特征时，从形状大小、炭化深度、颜色变化等方面加以说明。

所有试验均在燃烧实验室进行，房间长6 m、宽3 m、高3 m，室内温度25 ℃，相对湿度40%。为尽可能地降低系统误差和偶然误差，所有地面材料及工业酒精均为同批次购买，而且每组试验均进行3次以上[1]。同时，为防止操作不慎引起燃烧痕迹的破坏，按照先固定再提取的原则，采用单反相机拍照的形式对燃烧痕迹进行记录。

表1 试验方案设计

2 试验结果分析

2.1 阻燃橡胶燃烧痕迹特征分析

2.1.1 阻燃橡胶浸润100 mL酒精的燃烧痕迹特征

阻燃橡胶的孔径细密，吸附能力弱。酒精泼洒在表面后，迅速向四周流淌，产生淡蓝色的火焰，烟尘较重，如图1(a)所示。酒精池的边缘，烧出白色的印痕，形成线状痕迹，如图1(b)所示。线状痕迹的形成包含两个因素，一是材料的耐火性较好，二是液体燃烧的热量较低。因为酒精池的边缘要比中心挥发速度更快，损失的热量更多，所以更易形成线状痕迹。酒精池的内部，呈现有淡黄色的浑浊“液滴”。在阻燃橡胶表面的左下方，烧出裂纹。裂纹区向上鼓起，表面粗糙，呈黄褐色，这是由于酒精流淌到地垫边缘处，阻燃橡胶直接起火所致。

利用开花水枪射水后，酒精燃烧形成的白色印痕颜色变浅，宽度变细，但并不会影响印痕向上凸起的特征。在水力冲击的作用下，酒精池内部受热产生的浅黄色“液滴”，变为长条状，呈乳白色，如图1(c)所示。擦拭阻燃橡胶的表面，乳白色的“液滴”很容易被擦除，而白色的燃烧痕迹不易擦去，稳定性更强。由于阻燃橡胶的燃烧特性，痕迹表面附有大量烟尘，因此，还应结合烟气成分的鉴定分析结果进一步佐证酒精的存在。

图1 100 mL酒精在阻燃橡胶表面的燃烧痕迹

2.1.2 阻燃橡胶浸润200 mL酒精的燃烧痕迹特征

200 mL酒精泼洒到阻燃橡胶表面后，火势要比加载100 mL酒精时更加猛烈，火焰边缘呈蓝色，而火焰中心呈黄色，如图2(a)所示。由于酒精源源不断地向阻燃橡胶边缘挥发，所以边缘区严重炭化。炭化物完全燃烧后，表面出现了白色的点状灰烬。酒精燃烧后，形成白色的燃烧轮廓，并向上凸起，与加载100 mL酒精时相比，宽度有所增加。燃烧轮廓的内部，由于汇聚了大量酒精，形成炭化区。炭化区的内部与边缘相比，炭化程度轻，发硬，表面粗糙，相互之间不连续，如图2(b)所示。此外，炭化区的内部还出现了颜色更黄、直径更大、数量更少的“液滴”痕迹。

射水后，阻燃橡胶边缘的炭化物脱离未燃区域，变得更加细碎，分离度更高；而阻燃橡胶内部的炭化物，表面裂纹增多，未发生脱离现象，因此稳定性更强，如图2(c)所示。但如果射水的力度加大，内外部的炭化物都会发生明显的位置改变。射水主要影响炭化物的稳定性，对于酒精燃烧的轮廓痕迹影响不大。

2.1.3 阻燃橡胶被报纸引燃的燃烧痕迹特征

阻燃橡胶被报纸引燃后，产生浓烈的黑烟与明亮的黄色火焰，并伴随刺激性气味，如图3(a)所示。燃烧的热量使阻燃橡胶的形状发生褶皱。在加载报纸的周围，有多处向上隆起的鼓泡。同时，在阻燃橡胶的中心部位，炭化严重，形成烧洞。烧洞的内部边

图2 200 mL酒精在阻燃橡胶表面的燃烧痕迹

缘呈锯齿状，如图3(b)所示。燃烧区与未燃区相比，硬度变软，厚度变薄。

射水强制熄灭报纸引燃的阻燃橡胶后，烧洞的边缘出现长条状的裂纹。裂纹数量较少，长度较长。与自然熄灭的痕迹相比，烧洞边缘不再呈锯齿状，而是更加圆滑平整，并向上翘起，如图3(c)所示。烧洞周围的区域，由于火焰的不断炙烤，原本光滑的阻燃橡胶表面变得粗糙，呈浅灰色。同时，水流的介入，使其硬度增加，用手不易捏碎。

图3 报纸引燃阻燃橡胶燃烧痕迹

2.2 PVC地板革燃烧痕迹特征分析

2.2.1 PVC地板革浸润100 mL酒精的燃烧痕迹特征

酒精泼洒到PVC地板革表面后，迅速流淌，此时点燃酒精，发出蓝色火焰，如图4(a)所示。因为PVC不易燃烧的特性，并没有造成大面积燃烧，只留下黑色、点状的炭化痕迹。酒精池的边缘烧出细线状的烧痕，呈黄褐色，如图4(b)所示。用手擦拭，痕迹不易褪去。与此同时，受火焰热辐射的影响，PVC地板革起皱变形。

图4 100 mL酒精在PVC地板革表面的燃烧痕迹

当利用开花水灭火时，水流突然改变了酒精的位置，因此黄褐色的细线状烧痕出现缺口，连续性遭到破坏，如图4(c)所示。与自然熄灭相比，水渍的介入，使痕迹的颜色变浅，但对痕迹的稳定性影响不大。浸有酒精的PVC地板革的燃烧痕迹，与阻燃橡胶相比，既没有炭化物，又没有熔融物。发生火灾时，PVC材料将会发生热解和燃烧现象，释放大量有毒气体，因此，在提取现场物证时，可以用脱脂棉擦取现场的烟尘来验证酒精的存在。

2.2.2 PVC地板革浸润200 mL酒精的燃烧痕迹特征

200 mL酒精倾倒在PVC地板革后，由于PVC地板革吸附性差，因此流淌范围较大。点燃后，酒精猛烈燃烧，燃烧范围扩大，如图5(a)所示。PVC地板革的中心间接参与燃烧，烧损较轻，炭化痕迹呈细线状，但比加载100 mL酒精的线状痕迹数量要多，宽度更宽；而PVC地板革的边缘则直接参与燃烧，炭化痕迹呈薄片状，硬而脆，如图5(b)所示。此外，受低洼地面的影响，点燃的酒精池源源不断地向下方蓄热，导致PVC地板革被烧穿，炭化区表面粗糙、颜色暗黄。酒精量对PVC地板革的影响主要体现在褶皱程度上，酒精量越大，褶皱越多越密。进一步分析得知，褶皱纹理的汇集处即为酒精池的中心。

水力冲击对细线状的炭化痕迹影响不大，但是，薄片状的炭化物会从PVC地板革上分离，而且变得更加细碎，如图5(c)所示。同时，由于水的降温作用，PVC地板革的褶皱程度有所下降，形变较小。

图5 200 mL酒精在PVC地板革表面的燃烧痕迹

2.2.3 PVC地板革被报纸引燃的燃烧痕迹特征

将PVC地板革中心的报纸引燃后，PVC地板革从四周向中间蜷缩，如图6(a)所示。火焰熄灭后，PVC地板革的燃烧痕迹分为三个区域：炭化区、褶皱区和受热区，如图6(b)所示。炭化区呈圆环状，黑褐色的炭化物表面色泽暗淡、形状大小不一，轻薄发脆，用手触碰，易碎；褶皱区位于炭化区的外部，褶皱痕迹向上鼓起，呈圆锥形，顶点指向PVC地板革的中心；在受热区，PVC地板革的表面轻微烧焦，颜色浅黄，表面粗糙。这是因为，报纸堆垛与PVC地板革之间的空隙较小，空气缺乏，从而抑制了PVC地板革的完全燃烧，因此形成轻微过火的燃烧痕迹。

强制熄灭燃烧中的PVC地板革后，形成颜色黑亮的颗粒状痕迹，如图6(c)所示。颗粒表面光滑、有黏性。同时，薄片状的炭化物会大面积脱离PVC地板革，变得细碎，但黏度较低，不与地面粘连。

图6 报纸引燃PVC地板革燃烧痕迹

3 结论

3.1 酒精在阻燃橡胶与PVC地板革表面的燃烧痕迹以线状痕迹为主。阻燃橡胶的线状痕迹呈白色，圆形轮廓，轮廓内部有黄色的液滴；PVC地板革的线状痕迹呈黄褐色，纵横交错。

3.2 酒精用量对燃烧痕迹的影响主要取决于材料自身的性质。增加酒精用量后，阻燃橡胶炭化物的数量及面积显著增大，并出现大量裂纹；而PVC地板革则会出现更多的褶皱纹理，形变更大。酒精用量对这两种材料的线状痕迹影响较小。

3.3 线状燃烧痕迹的稳定性强于炭化痕迹。在水力冲击的作用下，线状燃烧痕迹依然保持着清晰的轮廓，而且不易被擦除；炭化物则会变得更加细碎，并脱离材料表面，产生位移。

本文选用酒精作为强挥发性助燃剂的代表，总结了其在阻燃橡胶与PVC地板革两种难燃地面材料的燃烧痕迹特征规律。但这一规律与酒精浓度、酒精用量、材料密度等因素之间的关系缺乏量化，这将是下一步工作的研究重点。

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(责任编辑李蕾)

ResearchonBurningPatternCharacteristicsofNonflammableFlooringsLoadedwithStrongVolatileCombustionImprover

WANG Jun， JIN Jing

(TheArmedPoliceAcademy,Langfang,HebeiProvince065000,China)

Arson cases involving strong volatile combustion improver share two characteristics. On the one hand, the burning pattern is not obvious. On the other hand, it is difficult to conduct crime scene investigation. In order to solve these problems, an experiment has been designed to study not only the burning pattern characteristics of flame retardant rubber and PVC anti-flaming floor leather loaded with alcohol which representing the strong volatile combustion improver, but also the impact of the amount of alcohol and fire extinguish methods on burning pattern. The burning patterns including self-extinguishment and forcible extinguishment have been prepared in the experiment with newspaper as the control group’s ignition source. The results show that: the linear burning pattern is the main characteristic of flame retardant rubber and PVC floor leather loaded with alcohol; the impact of the amount of alcohol on burning pattern depends on material properties; the stability of linear burning pattern is stronger than carbonization.

strong volatility; combustion improver; burning pattern; fire investigation

2017-04-11

王俊(1993— )，男，北京平谷人，在读硕士研究生； 金静(1986— )，女，安徽萧县人，讲师，博士。

X928.7

A

1008-2077(2017)10-0088-05