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火災鑑定

燃える・燃焼の基本

火災鑑定-燃える・燃焼の基本

火がついて燃え始めることを「着火」もしくは「引火」と呼びます。
このエネルギーを得て 発熱を伴う激しい物質の化学反応のことを『燃焼』と呼びます。

燃焼とは、光と熱を伴う酸化反応です。

この燃焼には、①可燃物、②酸素、③熱(点火エネルギー)が必要です。

この3つの要素を、検討し解析を行うことで、火災の原因を探ります。

燃焼の3要素

燃焼には三つの要素が必要です。

ですから、この三つが揃はない場合、燃焼は起きません。

①可燃物
可燃物となり得る主な物質は、木材、繊維、プラスチック、石油など有機化合物です。
この他には、炭素、水素、マグネシウムなどの元素類、一酸化炭素、亜硫酸ガスなど。

②酸 素
燃焼は可燃物の酸化反応です。
燃焼は空気中に含まれる酸素の量と密接な関係を示します。

酸素量の少ない密封された状態では燃焼出来なくなり、反対に人工的に酸素量を増やすと爆発的な燃焼を引き起こす事もあります。

この酸素は空気中に含まれる以外に、過酸化水素水や塩素酸ナトリウムなどの酸化剤にも含まれ、燃焼供給されることもあります。

③熱原(点火エネルギー)
着火や引火には最低点火エネルギーが必要になります。
常温では可燃物の酸化反応は起こらないので、外部から熱エネルギーを与えて発火状態にしなければ、燃焼は起こりません。

火災に見られる熱源の例

種類
火炎エネルギーストーブ・コンロ・調理器具
電気的エネルギー電気花火・静電花火・過電流
機械的エネルギー摩擦花火・衝撃花火
化学的エネルギー混合・酸化・発酵

発火点

可燃物を加熱した場合、なんらかの火源によって点火しなくても、自然に発火する最低の温度を発火点または発火温度と呼びます。
この発火点に温度が達しなければ、物質は燃えないと言うことになります。
但し、発火点は各可燃物の量や環境・状況により発火点が異なる場合もあります。

物質発火点
灯 油±220 ℃具
ガソリン±257.2 ℃
±450 ℃
木 炭320~370 ℃
石 炭300~450 ℃
木 材400~470 ℃

引火点

引火点とは、「可燃性の液体」が、「爆発下限値の濃度」の「可燃性の蒸気」を発生するときの、「可燃性液体の温度」。これより低い温度では、燃焼するのに必要な量の「可燃性の蒸気」を発生することが出来ない温度のことを言います。

燃焼とは、物質の種類と量、空気との混合比(ガス化)、圧力、温度など、本当に、さまざまな状態や条件により左右される現象です。

燃焼範囲

発燃焼範囲は別名、爆発範囲・爆発限界とも呼ばれます。
可燃性ガス・蒸気・粉じんなどは、空気-酸素と混合した場合に、一定の濃度範囲において着火源があると、燃焼を起こします。

最小発火エネルギー

燃焼範囲内の可燃性混合気を発火させるためには、ある限界値以上のエネルギーが必要です。
このような限界値を「最小発火エネルギー」と呼びます。

燃焼の種類

気体燃焼

可燃ガスが空気と一緒に混合された可燃性ガスなどで、その物質自身が燃えるのではなく、熱分解や蒸発よって生じたガスが拡散燃焼する事です。

ろうそくは、それ自体が燃えるのではありません。

熱分解により芯を渡り、蒸発よって生じたガスが燃えています。

液体燃焼

アルコールやシンナー・ガソリンなどは、その液面から蒸発した蒸気が
空気と混合しながら燃焼しているので、これを液体燃焼(蒸発燃焼)と呼びます。

アルコールは、それ自体が蒸発し空気と混同することで燃焼を起こします。

固体燃焼

木材や紙類などの可燃物は、熱分解により可燃ガスを放出します。

このガスが燃焼する事を固体燃焼(分解燃焼)と呼びます。

燃焼の拡大

燃焼によって発生した「熱」が燃えていない部分に伝わることで、燃焼は拡大していきます。

この場合、熱の伝わり方には「伝導」「対流」「放射」の3種類があります。

「火炎プルーム」とは、火炎の浮力の柱のことで、
火炎源の上に生成される高熱の燃焼生成物です。

さまざまな要因を受け「縦渦巻」「横渦巻」「渦放出」などの形態を現します。

建物火災

建材(木材)の燃焼性

木材を徐々に加熱していくと次第に水分が蒸発し乾燥状態に至ります。その後、約180℃を超えると木材成分の熱分解が始まり、可燃性ガスを放出し始めます。

さらに温度が上昇し約250℃程度に達した状態で、火源を近づけると、引火します。
さらに温度が上昇し、約450℃に達すると、火源が無くても発火します。

また、近年にみられる気密性・断熱性の高い住宅では、発火点以下の温度でも、長時間に渡り加熱された場合には発火に至ることがあります。

プラスチック材の燃焼性

石油系化合物であるプラスチィックには、易燃性のものと難燃性のものがあります。
易燃性のものは燃焼速度が速く、難燃性のものは不完全燃焼を起こし、大量の煙や有毒ガスを発生します。

不燃材

これは、コンクリート・レンガ・鉄骨・ガラスなどです。

準不燃材

石膏ボードやセメント板などです。

難燃材料

難燃合板や難燃プラ板・難燃繊維板などです。

防火材

ホテルやデパートなどのカーテンや絨毯、劇場などの緞帳などには、消防法と関連法規において、防炎性能が規定されていて延焼拡大抑止効果があります。

木造建物の火災性状

木造建物の火災進行

火災原因→無煙着火→発炎着火→出火→火盛り→焼け落ち→鎮火→残り火→完全鎮火
木造火災の進行は、火災原因から出火までの所要時間は、各状況によって変化します。
例えばキッチンの炎が、カーテンに燃え移った場合には短時間で出火に至ります。
逆にタバコの火が布団に落ちた場合は、出火までに数時間も要します。

耐火建物の火災進行

耐火建物は鉄筋コンクリート造りやレンガ材など、主要部材構造に耐火性を持たせた建物であり、火災の際最後まで焼け落ちないため、戸や窓が破壊されなければ、建物内では空気の供給が絶たれ、不完全燃焼を起こし、高温の燻煙状態に陥ります。

このような状態で燻煙最盛期に壁面や天井・床面などが亀裂や崩壊が発生し、隙間から空気が入り込むと、一気に火炎が起こる傾向があります。