典型鋁制品火災(zāi)宏觀痕跡特征分析

許斌

摘? 要：鋁制品作為生產(chǎn)生活中不可或缺的一部分，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，分析研究其受火后痕跡的變化對(duì)于火災(zāi)調(diào)查而言具有重要意義。本文以鋁制品在火災(zāi)調(diào)查中的痕跡變化為出發(fā)點(diǎn)，概述了普通鋁合金、鋁塑板這兩類常見鋁制品在不用溫度下的宏觀痕跡特征，分析了其痕跡的形成機(jī)理，幫助火調(diào)人員從現(xiàn)場(chǎng)殘留的鋁制品痕跡進(jìn)行準(zhǔn)確快速的認(rèn)定以及確定下一步的調(diào)查方向。

關(guān)鍵詞：鋁合金;鋁塑板;宏觀痕跡

1緒論

1.1背景

鋁合金是鋁制品中極具代表性的一種材料，是有色金屬材料之中用途最為廣泛的一種。鋁合金制品雖然具有良好的加工、耐蝕等性能，但其在建筑裝修中不具備保溫等性能，所以為滿足人們的需求，美觀又具備保溫性能的防火鋁塑板便被開發(fā)出來了。防火鋁塑板制成原理是由多層材料疊加而成，其中的主要材料有鋁板、粘接材料及添加阻燃劑的PE芯材等在實(shí)際使用過程中，由于這種材料會(huì)在不同的環(huán)境中使用，所以現(xiàn)在鋁塑板可依據(jù)使用的環(huán)境及使用的目的分為外墻鋁塑板和內(nèi)墻鋁塑板。

1.2主要內(nèi)容及意義

宏觀痕跡是指在發(fā)生火災(zāi)的事故現(xiàn)場(chǎng)中，由于火災(zāi)產(chǎn)生的明火焰、熱量、煙氣等或者有人為因素作用在現(xiàn)場(chǎng)的材料上所留下的宏觀印記，主要指受火后材料的外形、大小、顏色、重量、成分、性能、結(jié)構(gòu)等可以直觀觀察到的改變。

本文主要是歸納總結(jié)以前學(xué)者的研究成果，對(duì)典型鋁制品受火后宏觀痕跡特征進(jìn)行綜合概述。對(duì)普通鋁合金、鋁塑板這兩類典型鋁制品在不用溫度下的宏觀痕跡特征進(jìn)行歸納總結(jié)，幫助火調(diào)人員從現(xiàn)場(chǎng)殘留的鋁制品痕跡進(jìn)行準(zhǔn)確快速的識(shí)別，減少現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)調(diào)查的工作量，提高工作效率。

2普通鋁合金痕跡特征

在火場(chǎng)殘留常見的鋁合金制品多為建材裝修類，即我們常見的為6xxx鋁合金，在受火后會(huì)留下許多直觀的痕跡特征，會(huì)出現(xiàn)氧化變色、變形熔化等。

2.1受輻射熱痕跡特征

在其受輻射熱方面，有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受熱溫度低500 ℃時(shí)，鋁合金板材并不會(huì)出現(xiàn)明顯的宏觀痕跡;當(dāng)板材溫度升高到500 ℃至600 ℃，鋁合金宏觀痕跡特征逐漸發(fā)生變化，在此階段，由于溫度升高，鋁合金材料部分版面的顏色會(huì)從原本的銀白色慢慢變?yōu)榛疑?，并且?huì)有圓形狀的凸起在其表面形成;當(dāng)鋁材溫度進(jìn)一步升高到600 ℃到630 ℃時(shí)，此時(shí)的溫度接近鋁合金的熔點(diǎn)，鋁合金開始出現(xiàn)熔化導(dǎo)致其表面致密的氧化薄膜開始出現(xiàn)流動(dòng)現(xiàn)象，部分地方會(huì)出現(xiàn)小顆粒狀的凸起;當(dāng)受熱溫度大于630 ℃時(shí)，鋁合金材料表面的特征發(fā)生很大的變化，其表面顏色會(huì)完全變?yōu)榛疑?，之前受熱形成的凸起也?huì)逐步消失并皺縮成刺狀。鋁合金板材顏色的改變是由于受熱導(dǎo)致其鋁碳比發(fā)生改變，碳的含量越高，變色就會(huì)越嚴(yán)重。

2.2受火后痕跡特征

對(duì)鋁合金板材中心區(qū)域進(jìn)行明火實(shí)驗(yàn)，得出其受火面在剛進(jìn)行加熱時(shí)表面顆粒凸起少，離受火部位越遠(yuǎn)，凸起顆粒越密集，加熱一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)受火面受火部位氧化層出現(xiàn)了明顯的變化，已經(jīng)出現(xiàn)了熔融現(xiàn)象，持續(xù)加熱后受火部位板面塌陷，加重氧化膜破裂，有熔融狀態(tài)的合金流出;背火面在剛進(jìn)行加熱時(shí)沒有明顯現(xiàn)象產(chǎn)生，加熱一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)背火面有很多顆粒狀的凸起，甚至有少量塊狀凸起，持續(xù)加熱后背火面出現(xiàn)凹陷現(xiàn)象，之前出現(xiàn)的顆粒狀凸起基本消失。

3鋁塑板宏觀痕跡特征

鋁塑板為多層材料疊加而成，主要材料為鋁合金板、粘接材料及添加阻燃劑的 PE 芯材，鋁塑板在受熱升溫的過程中，材料會(huì)出現(xiàn)失重的現(xiàn)象，當(dāng)溫度達(dá)到350℃左右時(shí)，鋁塑板中的芯材聚乙烯會(huì)受熱發(fā)生分解反應(yīng)，隨著溫度的升高從中逐漸分解出各類氣體，在溫度達(dá)到400℃左右時(shí)會(huì)到達(dá)其最大失重率，殘?zhí)剂吭?7%左右。但是市場(chǎng)上常見的鋁塑板為了提高性能與使用年限等，會(huì)在其中間的芯材中少量的添加一些抗氧化劑、穩(wěn)定劑等，并且在制作鋁塑板的過程中，廠家為了節(jié)約成本，多會(huì)使用回收再利用的聚乙烯材料作為鋁塑板的熟料芯材，這種回收再利用的聚乙烯會(huì)摻雜了很多其他的雜質(zhì)，加上其中添加的一些抗氧化劑、穩(wěn)定劑等，會(huì)導(dǎo)致材料會(huì)在700℃時(shí)會(huì)發(fā)生第二次失重，鋁塑板材料僅受熱未過明火時(shí)，可以根據(jù)質(zhì)量的偏差可以大致的判斷當(dāng)時(shí)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度。

3.1受輻射熱痕跡特征

對(duì)鋁塑板受熱痕跡的研究發(fā)現(xiàn)，鋁塑板在受到300℃的輻射熱時(shí)，其中的鋁板會(huì)出現(xiàn)0.04%的彎曲度，PE夾芯材料邊角處會(huì)出現(xiàn)部分熔融;鋁塑板在受到400 ℃的輻射熱時(shí)，鋁板會(huì)出現(xiàn)11.10%的彎曲度，PE夾芯材料整體出現(xiàn)熔融;鋁塑板在受到500 ℃的輻射熱時(shí)，鋁板呈現(xiàn)出30.80%的彎曲度，此時(shí)鋁板受損嚴(yán)重，PE夾芯材料全部出現(xiàn)熔融狀態(tài)并且有明顯的熔化流淌痕跡;當(dāng)溫度達(dá)到600 ℃時(shí)，鋁板會(huì)完全喪失其作為金屬的彈性，PE夾芯材料也會(huì)呈現(xiàn)出灰分狀態(tài)。

3.2受火后痕跡特征

在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中，受不同溫度火勢(shì)的影響，鋁塑板所呈現(xiàn)的受火痕跡也不相同，實(shí)驗(yàn)人員模擬密閉空間，控制明火與鋁塑板的距離進(jìn)行受火實(shí)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：當(dāng)鋁塑板放在明火上方30 cm處受火時(shí)，其會(huì)出現(xiàn)煙熏痕跡，中間芯材也會(huì)輕微變形;當(dāng)鋁塑板放在明火上方25 cm處受火時(shí)，外側(cè)鋁板板面會(huì)出現(xiàn)皺縮現(xiàn)象，并產(chǎn)生有氣泡，中間芯材變形;當(dāng)鋁塑板放在明火上方20 cm處受火時(shí)，鋁板板面皺縮現(xiàn)象依然存在，并伴有小氣泡產(chǎn)生，中間芯材嚴(yán)重變形;當(dāng)鋁塑板放在明火側(cè)方10 cm處受火時(shí)，會(huì)有模糊的煙熏痕跡出現(xiàn)，中間芯材并沒有明顯的痕跡變化;當(dāng)鋁塑板放在明火側(cè)方5 cm處受火時(shí)，其板面上會(huì)出現(xiàn)v字形痕跡，中間芯材輕微變形;當(dāng)鋁塑板放在明火側(cè)方0 cm處受火時(shí)，v字形痕跡依然存在，鋁板板面變色并出現(xiàn)氣泡，芯材嚴(yán)重變形。

4總結(jié)

本文主要概述了不同溫度下這兩種材料在宏觀上所出現(xiàn)的痕跡特征，發(fā)現(xiàn)普通鋁合金和鋁塑板兩種材料在受熱時(shí)其宏觀痕跡變化慢，在低溫受熱時(shí)變化不明顯，只有當(dāng)溫度越接近熔點(diǎn)附近，痕跡會(huì)出現(xiàn)陡坡式的變化，可以觀察的比較明顯，除此之外，由于鋁塑板中的鋁板較薄，且受熱時(shí)中間芯材對(duì)其痕跡改變影響較大，所以鋁塑板在受熱溫度300 ℃時(shí)就會(huì)出現(xiàn)明顯痕跡變化，而普通鋁合金只有升溫至500 ℃時(shí)才有比較明顯的痕跡變化。

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