不同受热方式下木材炭化层宏观形貌分析

 不同受热方式下木材炭化层宏观形貌分析
摘 要：木材作为常见的建筑、装修和家具材料，其炭化痕迹在火灾现场中，有证明起火部位、起火点和起火原因的作用。本文对不同受热方式下木材炭化层宏观形貌进行了分析和探讨。在实验条件下，模拟火灾现场条件制备了明火燃烧、炽热体灼烧、热辐射、电弧灼烧、有助燃剂存在等不同受热方式下木材炭化痕迹的样品，再利用数码相机、体视显微镜、游标卡尺和炭化深度测定仪等实验仪器，获得实验照片和实验数据，最后从特征描述、炭化深度、裂纹深度、裂纹宽度等多个角度对木材炭化层宏观形貌特征进行表征。实验结果表明：在明火燃烧、炽热体灼烧、热辐射、电弧灼烧、有助燃剂存在等不同条件下，木材炭化层的外观形貌、炭化深度、裂纹深度、裂纹宽度等多个因素都有各自的特点，分析这些特点并从中找出一定的规律，从而为火灾调查人员能够在火灾调查中快速的判断火灾蔓延方向以及火场受热方式，查明起火原因提供一定的思路。

关键词 受热方式; 木材炭化; 宏观形貌

Analysis macro carbonized layer of wood
under the different heating way
Abstract: As a common material of architecture, decoration and furniture, the carbonization traces of wood at the fire scene could prove the fire place, fire point and the cause of fire. This paper analyzes and disgusses the carbonized wood layer under different heating way. Under the condition of experiment, simulating the scene of the fire to make out samples of flame burning, glower burning, thermal radiation, arc burning, presence of accelerant. Afterwards, using digital camera, stered microscope, vernier caliper and carbonized depth meter experimental apparatus to obtain experimental photographs and data. Finally, characterizing the wood carbonized layer from description, crack depth, carbonization depth, crack width and many other angles. The results of experiment show that the under the different conditions of flame burning, glower burning, thermal radiation, arc burning, presence of propellants, the appearance, carbonization depth, crack depth and width of wood carbonized layer and other factors all have their own characteristics, to analyze these features and figure out certain regularity, so as to provide fire investigators some certain thought to judge the spreading direction of fire and the heating way as soon as possible.

Keywords heat mode; Wood carbonized; The morphology of macro

目 录

摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
目 录 Ⅲ

1 绪论 1
2 实验部分 3
2.1 实验材料与仪器设备 3
2.1.1 实验材料 3
2.1.2 仪器设备 3
2.2 实验内容 3
2.2.1 样品的制备 3
2.2.2 实验方法 4
3 结果分析与讨论 6
3.1 明火燃烧条件下炭化痕迹宏观形貌分析 6
3.1.1 复合木地板炭化痕迹宏观形貌分析 6
3.1.2 松木炭化痕迹宏观形貌分析 8
3.1.3 熄灭条件对复合木地板炭化痕迹宏观形貌的影响 10
3.1.4 熄灭条件对松木炭化痕迹宏观形貌的影响 12
3.2 有助燃剂存在条件下炭化痕迹宏观形貌分析 13
3.2.1 复合木地板炭化痕迹宏观形貌分析 13
3.2.2 松木炭化痕迹宏观形貌分析 16
3.3 热辐射条件下炭化痕迹宏观形貌分析 18
3.3.1 复合木地板炭化痕迹宏观形貌分析 18
3.3.2 松木炭化痕迹宏观形貌分析 20
3.4 炽热体灼烧条件下炭化痕迹宏观形貌分析 22
3.4.1 复合木地板炭化痕迹宏观形貌分析 22
3.4.2 松木炭化痕迹宏观形貌分析 24

3.5 电弧灼烧条件下炭化痕迹宏观形貌分析 27
3.6 不同受热方式对炭化痕迹宏观形貌的影响 28
3.6.1 不同受热方式对松木炭化痕迹宏观形貌的影响 28
3.6.2 不同受热方式对复合木地板炭化痕迹宏观形貌的影响 30
4 结论 32
参考文献 33
致谢 33

1 绪论
木材作为常见的建筑、装修和家具材料，其炭化残留物在火场上随处可见，而且木材在不同受热条件下炭化痕迹有所不同，我们可以根据这些不同的炭化痕迹来判断火灾蔓延方向，进而确定起火部位和起火点，对查明火灾原因有着重要的意义[1]。
目前，国内外有很多学者从木材着手，研究木材在不同受热条件下的炭化痕迹，导电性等，就是为了能找到一条较好的途径来确定起火点和起火原因。在金河龙主编的《火灾痕迹物证与原因认定》一书中提到了木材在明火、辐射着火、受热自燃、低温燃烧、干馏着火、电弧灼烧以及赤热体灼烧中的痕迹有不同的特征[2]；黄彪、陈学榕等研究了杉木间伐材在不同炭化温度下炭化物的孔径分布、比表面积等，得出了较高温度的炭化物具有较发达的空隙结构[3]；郭再富、杨立中等研究了早期火灾条件下辐射源功率、样品与辐射源间距离及辐射时间等因素对积炭性材料炭化速率的影响[4]；邓天昇、陈纪忠等在40℃到500℃的温度范围内考察了不同部位的竹材样品的热解过程，然后在实验中，考察了加热速率、样品状态和热解最终温度对竹炭产率的影响，并对竹材热解的固体产物竹炭进行了性能表征[5]。
国外也有不少学者进行了有关方面的研究，如Spearpoint等在锥形量热计下,对多种工况下木材的炭化过程进行了实验研究，并在一维模型中将时间段划分为着火后短期（ t < 25 min）和着火后长期（25 min < t < 75 min），将实验数据进行对比，得到了炭化层厚度随辐射时间的分布在短期内呈线性，而长期时趋于平缓的变化规律[6]；Simms D L , Margaret L 研究了木材在潮湿和干燥的状态下，不同辐射强度对其着火情况的影响[7]。
从目前来看，国内外对木材炭化层有一定的研究，但是对其在不同受热方式下宏观形貌的研究相对较少。木材炭化痕迹对起火部位、起火点和起火原因的认定有着重要的作用，在实验的条件下，模拟火灾现场条件制备出不同受热方式下木材炭化痕迹的样品，运用数码相机、体视显微镜对其进行观察和记录，再用炭化深度测定仪测出木材炭化深度和裂纹的深度，以及用游标卡尺量出炭化裂纹的宽度，最后用照片描述、炭化深度、裂纹深度、裂纹宽度等特征来表征木材炭化层的宏观形貌，总结出这些宏观形貌的变化规律，从而为火灾调查人员能够在火灾调查中快速的判断火灾蔓延方向以及火场受热方式，查明火灾原因提供思路。