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塑料垃圾筒火灾蔓延特征研究

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 摘 要:在火灾调查的过程中,痕迹物证是证明起火点重要依据。而火灾现场蔓延特征是现场勘验中认定起火点的主要途径和引导线。通过火灾痕迹特征的识别,进一步能够证明火灾发生、发展的过程,从而进一步认定起火点。常见的痕迹有木材燃烧痕迹、金属导线的喷溅熔珠、烟尘提取物、房屋倒塌痕迹等都能够利用其特征证明蔓延方向。但是利用塑料制品的燃烧痕迹特征证明火灾蔓延情况和认定起火点还缺乏规律性的总结。本文通过20次量化模拟实验研究了塑料垃圾筒火灾蔓延特征。滴落,熔化等是热塑性塑料燃烧蔓延的主要形式,实验在烟头引燃、明火引燃等不同的引燃方式、垃圾筒内外等不同的引燃位置、纸屑等不同的引燃物条件下进行,主要研究了塑料垃圾筒在燃烧过程中的燃烧裂解、熔融滴落、流淌等蔓延方式与特征,测量了火焰高度、第一低落时间、完全燃烧时间、残留物的尺寸等特征。此外,本文总结了垃圾筒本身起火与外部火源引起垃圾筒燃烧时留下的残留物的特征与区别。为火灾调查人员根据塑料垃圾筒等热塑性材料的蔓延特征和残留物特征提取现场物证、判定起火点和起火原因提供了判定依据和参考意见。
关键词:塑料垃圾筒;火灾;蔓延特征

Research on the spreading characteristics of Plastic trash can fires

Abstract: During fire investigation, the point of fire and the reason of the fire are mostly judging by rudimentary and physical evidence. And the spreading characteristics on the fire scene is leading the fire scene investigators how to find out the rudimentary and physical evidence .We are very familiar with some common trace evidence like wood combustion residues , Short-circuit beads of Plain conductor , Soot extracts from the fire scene and house collapsed traces and so on This all can reflect the spreading characteristics of the fire . However , burning patterns of plastic products and spreading characteristics of Plastic products during fires are not used commonly to research the spreading of the fire and to identify the point of fire .This article researches the spreading characteristics of Plastic trash can fires by doing 20 times quantitative simulation experiments. Melting and dripping are the main form of spreading when the thermoplastic plastics are on fire .Experiments are done under different ignition conditions like cigarette end ignition and flame ignition ,different ignition locations like in the trash can and out of the trash can , different ignition substances like scraps of paper and scraps of cloth.Experiments aimed at considering the spreading characteristics and spreading forms like combustion pyrolysis ,melt dripping and melt flow which are very common during trash can burning process.Experiments also measured height of the flame , the first melt down time and perfect combustion time and the size of the residuum.Furthermore,this article summarized the characteristics and the difference between the residuums which produced by trash can fires burned from interior source of ignition and exterior source of ignition.Thus ,this article offers some advisory opinions for fire investigators how to collect the evidences and determine the cause of the fire and the point of the ignition by using the spreading characteristics of Plastic trash can fires and contrast with the characteristics of the residuums .
Key words : plastic trash can; fire ; spreading characteristics


目 录
摘要.........................................................................................I
Abstract..................................................................................II
目 录 III

1绪论 1
1.1塑料的基本特性 1
1.2塑料的应用 1
1.3 研究背景 2
2实验器材和材料 4
3实验内容 5
3. 1 塑料垃圾筒内部火源引起火灾时的蔓延特征 5
3.1.1内部明火引燃的蔓延特征 5
3.1.2内部烟头引燃的蔓延特征 9
3.2 塑料垃圾筒外部火源引起火灾时的蔓延特征 14
3.2.1 垃圾筒内部不同高度可燃物被外部火源引燃时蔓延特征 14
4 实验数据与处理 18
4.1 实验数据 18
4.1.1内部火源引燃可燃物条件下测量数据 18
4.1.2 外部火源引燃时的测量数据 20
4.2 数据处理 21
4.2.1 不同高度可燃物明火引燃时,垃圾筒高度随时间的变化曲线 21
5 结论 23
参考文献 25
致 谢 26

1绪论
塑料是一种合成的或用天然材料改性而得到的、以高分子化合物为集体的固体材料。正在逐渐地与其他各种材料如木材、陶瓷、棉、毛、麻等`并驾齐驱,在各种工业部门获得了日益广泛的应用。塑料也同金属材料和陶瓷材料一起,已成为当今三大主要结构材料之一[1][2]。
1.1塑料的基本特性
塑料是以树脂为主要成分,在一定温度和压力下塑造成一定形状,并在常温下能保持既定形状的高分子有机材料。根据不同的需要可以加入各种不同性能的添加剂,如填充剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、防静电剂等等。在塑料中,树脂约占总量的40%~100%,树脂种类、性质以及它在塑料中所占的比例大小,对塑料的性能起着主导作用。虽然塑料中要加入各种添加剂,它们也可以改变塑料的某些性质,但是,树脂的特性仍是决定塑料性能和用途的根本因素[2]。
按塑料受热后形态性能表现,可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料可在特定温度范围内反复加热软化、冷却固化,因此加工成型方便,有利于塑料制品的再生。这类塑料的力学性能较好,但刚性和耐热性较差。比如,聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等等。热固性塑料是在特定温度下将单体或预聚体加热使之流动,并交联生成不熔不容的制品。交联聚合物受热后只能分解,不能再回到可塑状态。这类塑料耐热性高,在负荷下不易变形。比如,酚醛塑料,氨基塑料等。
1.2塑料的应用
塑料已被广泛应用于农业,工业,建筑,包装,国防尖端工业以及人们日常生活等各个领域 农业:大量塑料被用于制造地膜,育秧薄膜,大棚膜,排灌管道,鱼网和养殖浮标等 工业:电气和电子工业广泛使用塑料制作绝缘材料和封装材料;在机械工业中用塑料制作齿轮。轴瓦及许多零部件代替金属;在化学工业中用塑料制作各种容器及其他防腐材料;在建筑工业中作门窗,楼梯扶手,地砖,天花板,隔热隔音板,落水管,装饰板和卫生洁具等。国防工业:无论常规武器,飞机,舰艇,还是火箭,导弹,人造卫星等领域,塑料都是必不可少的材料。在日常生活中,塑料应用更为广泛,如雨衣,牙刷,塑料袋,保鲜膜等,在家电工业上,电视机,电风扇,等也有广泛应用。医学上也有许多医学仪器,医用品都有塑料的踪影[1][2]。
因塑料制品如此广泛的应用,如今火灾现场出现塑料制品的几率也特别大,有时火灾原因的认定也关系到塑料制品。因此,研究塑料制品在火灾中蔓延痕迹特征对消防与火灾调查工作很有实际意义。
本文研究的是塑料垃圾筒火灾蔓延特征,采用PP塑料制成的垃圾筒进行实验。PP是一种半结晶性材料,主要组成成分是聚丙烯,根据以上分类方法PP属于通用的注射成型的单一组分热塑性塑料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。 由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆,因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100℃)、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好[1][2][4]。
PP不存在环境应力开裂问题。通常,采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。由于结晶,PP的收缩率相当高,一般为1.8~2.5%。
1.3 研究背景
目前,痕迹物证是火灾调查工作的核心,火灾的蔓延特征直接影响到证据的发现和提取。火调人员只有掌握各类可燃物火灾蔓延特征才能在大大小小的火场中能够公正、客观、准确地发现并提取能直接关系到火灾原因的证据。
如今广泛出现在火场中热塑性塑料垃圾筒燃烧残留物的痕迹物证以及塑料垃圾筒燃烧蔓延特征还缺乏规律性总结,涉及到垃圾筒的火灾原因很难判定。
虽然塑料垃圾筒很不起眼但是引起火灾后,人们难以发现,容易蔓延到周围可燃物,形成大火,能够带来巨大经济损失和导致人员伤亡。比如吉林省长春市天元商厦火灾过火面积约42000㎡,直接财产损失为3亿元。导致一名员工死亡,一名消防员受伤。经火灾调查专家调查最后火灾原因认定为垃圾筒内起火引燃周围可燃物造成的。
通过本次实验,分析总结塑料垃圾筒在火灾中燃烧蔓延特征和在火场中滴落、熔化变化情况,对塑料垃圾筒燃烧时所产生的熔融滴落,熔化流淌等重要特征进行观察、测量,进一步了解塑料垃圾筒的火灾蔓延特征。通过实验室模拟不同类型可燃物起火的过程,确定火灾蔓延的时间、蔓延速度及残留的痕迹特征,为火灾调查人员根据塑料垃圾筒等热塑性材料的蔓延特征和残留物特征提取现场物证、认定起火点和起火原因提供了认定依据和参考意见。


2实验器材和材料

塑料垃圾桶:pp材料,高度26cm,顶部直径为24cm,筒底直径为18cm,主体颜色为淡蓝色花纹。
佳能数码相机:日本生产,型号:IXUS 860IS,用来拍照片和录像实验过程。
石膏板:表面刻有标尺,测量火焰高度。
尺子:测量尺寸等
打火机:点燃可燃物。
报纸等纸张:实验过程中的主要可燃物
钻石牌烟:引燃可燃物
木材:先点燃,出现明火后当外部火源。

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作者:佚名
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