陈斌

摘要：当前，热分析技术在火灾事故调查中的应用较为普遍，应用该技术可以对火场中各类残留物的相关热力学性质实施定量检测，使火灾调查人员能够及时通过数据检测结果，对火灾事故发生的原因、事故当日火场基本情况等重要信息进行有效判定。通过对热成像技术在火灾现场事故调查工作中的应用方式实施逐一分析，从差热分析法、热重法和差示扫描量热法三种常用的熱分析技术基本原理出发，对我国火灾调查工作的实施特点进行了具体分析，力争充分发挥热分析技术在火灾现场事故调查工作中的使用价值，为火灾调查工作人员的工作开展提供参考。

关键词：热分析技术；火灾调查；消防监督；差热分析法

中图分类号：TU998.1       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2023）01-0112-03

1 热分析技术的基本原理

热分析技术是对各类有机和无机材料基体在蒸发、结晶－熔融、脱水、相变等温度变化过程中发生热分解反应、反应动力学等相关变化情况的实时记录及数据分析的有效结合，在火灾现场事故调查工作中具有十分重要的使用价值[1]。热分析技术在应用过程中，通过人为方式对燃烧物质基体表面包括恒温、非线性升温、降温等形式的温度变化实施有效的程序化控制。目前，我国热分析技术的研究对象主要包括在温度条件中发生反应的材料自身及温度变化中生成的中间产物，其中差热分析法、热重法和差示扫描量热法是当前热分析技术中应用最为广泛的三种调查方式。

如图1所示，应用差热分析法对待测物品基体表面的温度变化情况实施检测，通常需要预先选用两个形状、材质、体积基本相同的待测物品作为实验观察对象，将其中一个待测物品作为参照物并置于相对稳定的环境中，将另一个待测物品置于相同的检测环境中，并对测量物体所处环境的实际温度实施有效调控，观察该物体在温度变化过程中的温差变化情况，并同步生成待测物品和参照物之间的DTA（差热）对比曲线[2]。从DTA曲线图中可以清晰地了解到待测物品的差热峰数量、位置、峰面积等具体信息，为火灾现场的下一阶段相关取证工作提供具有一定说服力的数据参考。其中，DTA曲线中应用差热峰数量表示在实验条件下被测物体基体表面是否有化学变化的发生，通过差热峰的正负走向以及峰值大小可以同步掌握被测物体在温度变化过程中是否存在吸、放热现象，应用差热峰所在位置可以对材料基体表面发生热量变化时的温度值进行同步的读取。随着热分析技术的日趋成熟，在火灾调查过程中可以通过差热分析法得到测定物品的热谱图，并从热谱图中对被测物品的种类进行精确测定。

如图2所示，热重法主要通过考察不同温度条件下待测物品基体表面实际质量的变化程度从而对材料相关理化性质实施表征的一种技术手段[3]。通常将应用该方法测量得到的能够直接反映材料基体表面质量随温度变化的关系曲线称为TG曲线（热重曲线）。TG曲线中通常应用横坐标表示温度随时间的延长不断递增的升温过程，同时，应用纵坐标表示被测物品基体实际质量随温度的变化而发生的相应改变。应用热重法能够有效测定出被测物品基体表面随温度的变化自身整体质量的相应改变情况。

如图3所示，应用差示扫描量热法可以有效探究待测物品及参照物遭受外部高温热源后材料基体表面的相应变化程度，实际测试过程中通过使用差示扫描量热仪将待测物品和参照物共同放置在相同温度条件的实验环境中，考察各个待测物品实际温度随时间延长的变化情况，通常将应用差示扫描量热仪扫描后生成的曲线图叫做DSC曲线。DSC曲线图中通常应用横坐标表示时间参数（t）或温度参数（T），通常应用纵坐标表示反应热、比热容、相图、结晶速率等动力学参数，合理应用差示扫描量热法分析技术能在待测物品质量相对有限的不利条件下，有效保障测量结果的准确、合理。

2 热分析技术在火灾事故调查中的应用

2.1  混凝土样本受损程度检测

应用热分析技术对火灾事故现场采集的混凝土样本实施动态监测，通过对起火建筑所属混凝土构件在火灾事故发生过程中的热重变化情况等相关信息实施逐一分析，将混凝土构件相关性能参数与普通混凝土样本的热分析数据实施同步比较，即可得出针对此起火灾事故较为准确的相关调查资料。

在具体应用热分析技术对混凝土样本表面温度实施检测的过程中，必须预先对混凝土构件的相关理化性质予以充分了解[4]。由于建筑内部各毗邻结构对混凝土材料的实际配制要求各不相同，使得不同种类的混凝土或钢筋混凝土材料在火灾事故发生过程中的实际支撑效果也互有差异，通过合理使用热分析技术对火灾现场中的混凝土样品实施检测，能够获得较为准确的火灾事故调查原因。应用热分析技术对火灾现场中经过高温灼烧后的钢筋混凝土样本和普通钢筋混凝土样本的热重和差热实施定性分析，可将分析结果整理成如图4所示的样品热谱图。

通过对该热谱图进行分析可知，普通钢筋混凝土在80～190℃、430～590℃和730～920℃三个温度区间中会发生较为明显的失重现象，在这三个温度区间中，钢筋混凝土通常会在高温作用下发生不同程度的结构变化。应用热分析技术对火灾现场中钢筋混凝土的结构样本实施分析检测，对由钢筋混凝土结构组成的各个建筑承重结构是否在火灾影响下发生脆化、变形等不良现象进行全面研判，切实掌握各类建筑构件的实际受损程度，可以为后续修缮处理工作的合理实施提供便利条件，并及时消除各类因火灾事故而导致的建筑安全隐患问题[5]。图5为在相同的检测条件下，将火灾现场中采集的钢筋混凝土样本与普通钢筋混凝土进行对比后得出的热重和差热分析热谱图。

通过对该热谱图的发展趋势进行分析，可以初步证明火灾现场中钢筋混凝土样本发生整体毁坏的临界温度在430℃左右。

2.2  金属样本基体表面的温度检测

通常情况下，不同金属材料的熔点是较为固定的，通过对火场中金属制品残留物熔融等情况的有效分析，能够协助火灾调查工作人员对火灾现场的实际温度实施有效预判，并逐步对事故现场各个起火点及火灾蔓延路线实施有效锁定。

在对金属样本基体表面的温度实施动态监测的过程中，应当预先对不同种类的金属从固体状态转变为液体状态的临界温度予以精确掌握，金属材料自身的状态变化过程在差热曲线（DTA曲线）中通常以吸热峰的形式表现[6]。在实际应用热分析技术对金属材料基体表面進行检测的过程中，需要选择熔点与待测样本熔点较为接近的金属参照物，切实保障参照物不会在测试温度区间中产生热反应。此外，选用的参照物应具有和待测金属样本相似的热传导率系数。通常情况下，在应用热分析技术对火场中的金属样本进行检测时，会选用石英材料、聚苯乙烯、MgO、α-Al2O3等材料作为参照物。在检测金属材料的熔点过程中，通常通过应用温度控制程序对火场中采集的金属样本实施升温熔点测试，对数据实施准确记录并最终形成DTA曲线图，曲线图中吸热峰的初始温度值通常可以表示该金属样品的实际熔点，然后再将其和标准参照物的DTA曲线进行比对，应用该标准值对金属样本检测熔点实施同步校正，最终得出该金属样本在火灾发生当日的实际熔点。

2.3  自燃事故产生原因的调查取证

自燃是引发火灾事故的主要原因之一，应用热分析技术可以对火灾事故现场中各类发生燃烧的物质自身特性实施有效鉴定，为火灾事故原因的调查取证工作提供较为可靠的数据支持，通过对待测物品的自燃原因实施全面研判，从而协助消防部门相关人员准确推断出导致该起火灾事故发生的真正原因。

2.3.1  热自燃现象的致灾原因

物品出现热自燃现象多为储存不当所致，若仓储类建筑的实际通风散热条件相对较差，部分易燃物质难以有效将自身热量及时排除，当建筑物内部实际温度超过该物质自燃事故发生的临界值，必然最终导致火灾事故的出现[7]。因此，在火灾现场事故调查工作开展过程中，消防部门火调工作人员可预先对火灾现场中的遗留燃烧产物实施热分析，通过对燃烧物质的热谱图进行对比及时判定物品的实际种类，通过对燃烧物质的初始发热温度进行检测，结合火场环境特点合理分析现场实际情况能否达到物质燃烧所必需的临界条件，进而逐步确定导致该起自燃事故发生的原因。

2.3.2  化学物质自燃现象的致灾原因

在我们日常生活的自然环境中，各类物质间由于发生化学反应最终导致自燃现象出现的事故概率已经呈现逐年升高的趋势。例如，生石灰在与水接触后会释放大量热量，此时周边区域一旦存放大量的易燃、可燃物品，极有可能导致自燃现象的发生。因此，应用热分析技术对各类物品的化学成分进行有效辨析，是锁定火灾事故原因的重要技术措施之一。

2.4  火灾残留物品的种类鉴定

2.4.1  纤维类残留物品种类的鉴定

由于纤维类制品在人们日常生活中的实际应用相对较为广泛，因此，在火灾事故调查工作开展过程中对纤维类残留物实施合理的鉴定工作必将成为火灾事故调查工作有效开展的重要方向之一。应用热分析技术检测对火场中纤维残留物和标准纤维热谱图进行比对，可全面了解纤维残留物的相关鉴定结果。

2.4.2  塑料制品残留物品种类的鉴定

随着塑料制品使用率的日益普及，通过热分析技术对火灾事故现场中残留的塑料制品残骸实施有效的分析检测，对火灾事故发生的实际原因进行有效还原，近年来逐渐成为我国电气火灾事故原因调查中的常用技术措施。

3 结语

热分析技术作为一种能够在火灾现场事故调查工作中实施定性检测的有效措施，通过差热分析法、热重法和差示扫描量热法三种常用的热分析技术对火灾现场温度的变化情况进行同步测定，可以有效实现对起火现场实际起火点、火势蔓延路径、起火原因等相关情况的精准确定，为国内火灾事故调查工作质量的提升提供了有效的数据支撑。

参考文献：

[1]蔡宇哲.火灾调查中热分析技术的实践应用[J].经济技术协作信息，2021（4）：112.

[2]孙宽.热分析技术在药品检验与研究中的应用[J].临床医药文献电子杂志，2020，7（44）：178-179.

[3]陈忠颖，石晶，吴玫晓.浅谈热分析技术在粘结剂研究中的应用[J].广东化工，2020（3）：105-107.

Application of thermal analysis

techniques in fire accident investigation

Chen Bin

（Tianjin Binhai New Area Fire Rescue Detachment Hangu Brigade，Tianjin 300450）

Abstract：At present， the application of thermal analysis technology in fire accident investigation is more common， the application of the technology can be used to implement quantitative detection of the thermodynamic properties of various types of residues in the fire scene， so that fire investigators can timely data detection results， the cause of the fire accident， the basic situation of the fire scene on the day of the accident and other important information for effective determination. By analyzing the application of thermal imaging technology in the fire scene accident investigation work， from the basic principles of differential thermal analysis， thermogravimetry and differential scanning calorimetry three commonly used thermal analysis techniques， the specific analysis of the implementation characteristics of China's fire investigation work， and strive to give full play to the value of the use of thermal analysis technology in the fire scene accident investigation work， for the work of fire investigation staff It is intended to give full play to the value of thermal analysis technology in fire scene accident investigation and provide reference for fire investigation staff.

Keywords：thermal analysis technology; fire investigation; fire supervision; differential thermal analysis method