火灾调查中热分析技术的应用

赵煜

（长治市消防救援支队，山西长治 046000）

0.引言

所谓热分析技术，是在现代化技术的支持下，通过程序控制温度来检测物质性质与温度关系的一种技术形式，可以在火灾调查工作中发挥巨大的优势。随着现代社会的发展，该项技术已经成为研究物质在受热状态下或者受冷状态下发生性质变化的有效方式，为有关部门所关注，在多个领域中均有应用。自上世纪80年代以来，我国公安部门将该项技术应用于火灾调查工作中，可以为判断火灾成因提供必要的信息支持，技术人员可以根据该项技术的分析成果绘制出热指纹图示，进一步确定火灾发生的起火位置及火势蔓延的路径等，经过推理、验证还原当时的火灾发生情况。该项技术的应用具有非常显著的实用性特点，能够提升火灾调查工作的效率，判定火灾起火的原因，通过辨别火场高聚物燃烧残留物种的方式，对火灾的情况加以鉴定，是现代社会用于火灾调查的重要技术内容。

1.火灾调查工作的主要特点

1.1 火灾发生范围较大

现代社会中发生的火灾事故往往是从一个起火点开始，迅速扩散到“面”的持续性燃烧，如果在火势较小时未能得到有效的消防控制，则周边存在易燃物，就会迅速的蔓延成较大的火势。随着燃烧面积的增加，后续消防救援工作也会更加困难，比如城市中的商业用地发生火灾时，因为人员密集程度较高、空间呈现相对封闭的状态，一旦发生火灾就会产生大量的烟雾充斥在建筑空间内，人体吸入后可能会导致昏迷，严重的会造成死亡，消防员要进入到火灾现场中也十分困难，救援工作风险较大、困难也比较大。并且商业用地发生火灾以后，因为火势蔓延速度较快，其情形也比较严重，后续的火灾调查工作中对于起火点的搜索目标往往是多个方向的，也会干扰调查工作的深入进行，为具体的火灾调查工作设置了许多阻碍[1]。

1.2 火灾燃烧强度较高

在火灾发生时，如果没有及时通知消防部门，则火灾势必会持续性蔓延，错过了最佳的扑救时机。随着火势的不断加剧，高温状态下建筑物的金属结构可能会因为不耐高温而发生软化，失去其原本的承载力，发生建筑物坍塌、性质变化等情况，威胁着人们的生命安全。众所周知，火势越大则周围的温度越高，任何材料都有其燃点，在高温的作用下，一些易燃材料成为火势蔓延过程中的助燃物，部分建筑构件也可能会因为高温作用而发生脆裂、变形，随着建筑物的倒塌，现场的破坏程度会更加严重，后续工作人员在开展火灾调查工作时，难免会受到现场客观环境的影响。尤其是火灾现场的一些合金及玻璃制品的融化，会限制工作人员开展现场调查工作，使得调查的素材变得更加复杂[2]。

1.3 火灾现场难以维持

当火灾事故发生以后，有关部门会先对事故现场采取保护措施，用于保护现场中的火灾调查工作所需要的证据，然而现代社会中发生的火灾情况都比较复杂，调查取证工作中也必然会面临一定的困难。比如部分火灾在起火时可能会出现短暂的灭火过程，现场可能会留下初期灭火的证据，部分火灾因为初期灭火没有起到理想的效果，会扩大火势，在这种情况下，现场的起火证据就会非常混乱，原本的火灾现场面貌难以维持。此外，还有部分火灾现场因为保护工作不到位，或者人为因素的蓄意破坏，在后续的火灾调查工作中，也会因为客观条件的不支持而变得愈发困难。总之，火灾现场的调查工作是伴随着挑战的，即使是在先进技术的支持下，工作人员自身也要具备较好的专业素养，用于应对现场难以维持的问题[3]。

1.4 原始物证可能被毁

火灾现场中的物证多数是用来证明火势蔓延的走向的，比如现场中残留的火源体，尽管已经难以维持本样，但是工作人员还是可以从其中提取有用的信息，用于验证火灾的起始原因，或者现场中可以找到原始着火物、因燃烧损坏的问题，进一步确定火灾发生的起火点与助燃条件。但多数情况下，火灾现场的情况会受到火势的影响，如果火势火大，则建筑内的物品的保留程度会比较差，难以起到佐证的作用，这无疑加剧了火灾现场调查工作的难度。对于火势比较严重的火灾现场，工作人员可以尽量寻找不易被烧毁的证据并以此进行分析，对火灾蔓延的情况做出初步判断，不要过度依赖传统的单一式取证方法，可以灵活的利用现场残留物进行分析，在热分析技术的配合下推断出火情的具体信息[4]。

2.热分析技术的主要内容

为减少现代社会中发生火灾事故的几率，有关部门需要在火灾发生之后对其发生情况做出还原，了解火灾发生的起火位置及火势蔓延的情况。在此过程中，有关部门的工作人员需要对火灾现场的残留物进行取证，通过这些物证，用热分析技术可以做出全面的调查分析工作。然而因为火灾事故的发生现场通常是一片狼藉，这也为有关部门工作人员的取证工作带来许多困难，但在热分析技术的支持下，工作人员可以针对一些特殊的易燃物、起火点进行探索，显著提升火灾调查工作的可信度。自上世纪80年代开始，国内的消防机构开始使用该项技术对火灾情况进行鉴定，有关部门已经使用热度云图来表现起火部位，可以判断火势蔓延的方位，寻找起火的证据，对火灾发生时的损坏程度及物体温度等情况进行推理。而该项技术的应用方式与传统的分析技术相比，具有更为明显的高效、准确的优势，其分析过程比较独特，能够在物证的基础上进行科学的推导，基于相关理论知识，对现代社会中成因复杂的火灾调查工作更加适用[5]。

3.热分析技术在火灾调查工作中的具体应用

3.1 测定建筑物的混凝土温度

如果工作人员在火灾调查工作中将重心放在现场中不易燃烧的材料中进行取证，则取证的过程将会相对简单，物证的保留也会比较充分。所以工作人员在火灾调查工作中，可以相对建筑物中的混凝土材料、金属材料进行鉴定，根据采样点的具体温度来统计信息，利用热分析技术可以分析样品的性质是否发生改变，再根据样品不同区域的温度就可以判断出火势的蛮羊情况，最终推理出火情的起火点与其原因。工作人员在借助热分析技术分析火灾现场的混凝土样品时，可以参考物质吸热性质与放热性质的理论知识，对其性质的变化进行分析，与其他并未遭受火情影响的同类物质进行对比，则受到火情影响的物质已经出现的变化情况就会显而易见，工作人员从对比中所得出的差异，可以用于判断火场中的受热程度。一方面，工作人员可以从混凝土构成的方面进行分析，首先明确混凝土是包括水泥和其他骨料构成的建筑材料，建筑时为了增强混凝土结构的承载力，通常会在其中加入钢筋，火灾在发生时，发挥作用的物质主要是水泥，其他物质的作用并不明显，所以工作人员在鉴别过程中可以检测混凝土中的水泥含量及水泥性质变化，就可以得出相应的结论。目前国内建筑行业使用的水泥主要是以硅酸钙和石膏为主要成分的建筑材料，包括波特兰水泥及矿渣水泥中，但是不同种类型水泥中的各成分含量均有不同，还需要工作人员在现场同类物质中的取证获得参照信息。另一方面，工作人员可以对混凝土不同区域的温度进行测定，利用热分析技术对普通钢筋水泥进行差热和热重的分析，通过与现场取证样品的对比，可以判断出火灾现场中各部分的受热程度，受热程度最大的区域即为火灾的中心区[6]。

3.2 测定建筑物金属样品温度

金属材料因为种类的不同，其固定的熔点也会不同，工作人员在火灾现场的调查工作中，可以利用这一特点，对不同金属样品的性质变化程度进行分析。比如有的金属材料已经发生了变化，就说明该金属材料在其中已经受到了影响，检测中发现有的金属材料并未发生熔化，对比其固定熔点以后，就可以发现该金属材料并未受到火势的影响，也可以说明火势并未蔓延到该区域。工作人员借助热分析技术的分析成果，可以对火灾现场的温度进行大致判定，如果火灾现场中的金属样品种类比较少，难以通过大量的分析用于佐证，则工作人员可以借助先进的技术来实现初步判定，将火灾现场样品的最低温度确定以后，就可以根据现场中存在的金属样品熔化温度，判断火灾的具体发生情况。可见，热分析技术的作用不仅可以用于对建筑物本体材料的测量，也可以对火灾现场中其他物质进行检测，而对金属样品温度的检测就是非常重要的技术应用，可以为火灾调查工作提供更多的参考资料。

3.3 调查现场自燃火灾的情况

在常温常压状态下，物体处于空气中并没有受到其他火种作用而发生的释放热量的情况就属于“自燃”的情况，当物体本身积累的热量达到一定的临界值时，物体会发生自燃，这一临界值就被称为物体的自燃点。在火灾调查工作中，通常物体发生自燃情况的调查难度是最大的，这是因为周围环境中并没有火种对其施加作用，需要工作人员借助先进技术对物质的放热速度、放入过程加以详细且全面的分析，判定火灾属于物体自燃引发的情况。热分析技术在物体自燃调查中的作用比较明显，工作人员通过对现场可燃物的分析，对残留物加以取证，可以在热分析技术的帮助下，减少火灾鉴定的难度，以热分析技术分析的结果作为判断火灾属于自燃火灾的重要依据。自燃火灾通常包括两种类型，分别是化学物质自燃和物体的热自燃。其中，化学物质自燃的危害最大，如果化学物质的保存方式不当，使其与空气或者与水等介质接触时，化学物质可能会发生放热反应，释放出足以引发自燃的热量，并且通常伴随着爆炸、污染、释放有毒气体等现象，工作人员可以借助热分析技术对现场的化学物质进行分析，确定火灾是否属于化学物质自然。另一种属于物体的热自燃，部分物质因为熔点较低，如果存储方式不恰当或者存储的区域不能及时的通风散热，则物体自身可能会产生难以消耗的热量，从而引发物体自燃。工作人员可以在现场调查工作中根据储存环境等方面的因素，判定不稳定物质是否能够持续的达到初始发热温度，就可以在热分析技术的作用下，对现场火灾的原因进行确定。

3.4 鉴定火灾后残留物的种类

火灾现场虽然经过火势的燃烧，也会遗留一定的物质，比如纤维残留物或者塑料制品，并不会完全化为灰烬，可能会在现场残留一些痕迹，工作人员就可以通过这些痕迹，在热分析技术的支持下，对物质进行分析。就纤维残留物而言，现代社会中纤维物质的应用比较广泛，火灾中通常会残留一些纤维制品，而这些纤维制品往往会成为火灾调查工作的重要证据，为分析火灾情况提供重要的线索。工作人员利用热分析技术对其种类加以分析，根据纤维残留物的种类、残留量等信息，绘制现场的热谱图，对比其相关性就能够得出准确的鉴定结果。此外，对塑料制品残留物的分析中，也可以应用热分析技术，生活中的塑料制品比较常见且种类比较多，火灾发生以后现场会遗留大量的残骸，工作人员在对塑料制品残留物的分析中，先要鉴定其种类，再根据物质的特性分析现场火灾的燃烧情况，对燃烧的过程加以推理还原。但是因为塑料制品的性质比较特殊，工作人员使用简便的方法难以准确的辨别其中信息，此时工作人员可以借助热分析技术来分析残留物，能够获得更为准确的信息。

4.结语

火灾险情会威胁人们的生命财产安全，也会损毁建筑物，在消防工作部署中，我国始终坚持“防患于未然”，而火灾调查工作所积累的经验，可以为消防工作带来指导，研究先进的调查技术，能够帮助有关部门更加准确且全面的了解火灾现场的情况。目前国内对热分析技术的研究持续深入，并在实践中取得了显著成果，更为该项技术的发展开拓了巨大的空间。