Trong điều tra về hỏa hoạn, nơi bắt đầu của đám cháy được gọi là “điểm khởi phát”. Điều này có thể là một điểm chính xác hoặc một khu vực tổng quát. Trong hầu hết các trường hợp, việc xác định chính xác điểm khởi phát là cần thiết để có thể đúng đắn xác định nguyên nhân của đám cháy. Trước đây, người ta thường nói đến nguyên nhân và điểm khởi phát; cụm từ và quy trình đúng là khởi phát và nguyên nhân.
Nói chung, đám cháy sẽ cháy lâu hơn tại hoặc gần điểm khởi phát, do đó thiệt hại thường sẽ lớn hơn. Bình thường, nguyên nhân của đám cháy sẽ được tìm thấy tại, hoặc rất gần, điểm khởi phát, và bằng chứng vật lý của nguyên nhân đám cháy, dù là tai nạn hay cố ý, thường được thu hồi. Một khi điểm khởi phát được xác định, nó có thể xác nhận hoặc mâu thuẫn với các lời khai của chủ sở hữu / người ở / nhân chứng / nghi phạm.
Một trong những khía cạnh quan trọng nhất của bất kỳ cuộc điều tra hỏa hoạn nào là sự nhận biết, xác định và phân tích các vết cháy một cách đúng đắn. Hoàn cảnh của mỗi vụ hỏa hoạn là khác nhau, nhưng mỗi vụ hỏa hoạn đều được điều khiển bởi cùng một nguyên tắc khoa học liên quan đến hóa học và vật lý của lửa và bởi cấu trúc vật lý của đám cháy.
Nội dung của chương này chủ yếu dựa trên tài liệu có trong Chương 4 của Tiêu chuẩn NFPA 921, Hướng dẫn Điều tra Hỏa hoạn và Vụ Nổ, Ấn bản 1992.
Vết cháy là các hiệu ứng vật lý thực tế có thể được nhìn thấy hoặc đo lường sau một đám cháy, bao gồm sự cháy xém, ô xy hóa, biến dạng, tan chảy, thay đổi màu sắc và sụp đổ cấu trúc.
Các đường hoặc khu vực phân định tìm thấy trên các bề mặt dọc và ngang sau một đám cháy là các biên giới xác định các mức độ nhiệt và khói khác nhau khi chúng tác động lên các vật phẩm tại hiện trường hỏa hoạn. Sự hình thành của những đường và khu vực này phụ thuộc vào sự kết hợp của nhiều biến số: bản thân vật liệu, RHR, hoạt động chữa cháy, nhiệt độ của nguồn nhiệt, thông gió, và thời gian tiếp xúc.
Hiệu ứng bề mặt là kết quả của bản chất và chất liệu của bề mặt chứa vết cháy, ảnh hưởng đến hình dạng thực tế của các đường phân định được hiển thị, hoặc tăng hoặc giảm lượng pyrolysis và cháy ở các khu vực khác nhau. Ví dụ, nếu cả hai bề mặt nhẵn và thô của cùng một chất liệu được tiếp xúc đều với cùng một mức độ nhiệt, bề mặt thô hơn sẽ hứng chịu nhiều hại hơn. Các bề mặt như sơn, gạch, gạch, giấy dán tường, thạch cao, v.v., có thể tăng hoặc giảm lượng hư hại cho bề mặt.
Sự xuyên thủng bề mặt ngang (đốt xuyên qua) từ trên xuống hoặc từ dưới lên, có thể là kết quả của nhiệt bức xạ, sự đốt trực tiếp của ngọn lửa, hoặc sự âm ỉ ở một khu vực cục bộ.
Sự xuyên thủng từ trên xuống thường được coi là không thường xuyên, vì hướng tự nhiên của nhiệt và sự lan truyền của lửa thường là hướng lên trên. Tuy nhiên, một khi xảy ra hiện tượng flashover, các khí lửa nóng có thể được ép xuống qua các lỗ mở nhỏ đã tồn tại trước đó, chẳng hạn như đường ống, dẫn đến một sự xuyên thủng. Sự xuyên thủng từ trên xuống cũng có thể xuất phát từ việc đốt cháy mạnh mẽ của các nệm, ghế sofa, hoặc ghế bằng polyurethane. Việc rơi của vật liệu đang cháy hoặc âm ỉ cũng có thể dẫn đến sự xuyên thủng sàn. Bất kỳ sự xuyên thủng nào từ trên xuống đều nên được kiểm tra cẩn thận và xác định nguyên nhân của nó.
Hướng đốt của một sự xuyên thủng có thể được xác định bằng cách kiểm tra các bên của lỗ. Các cạnh rộng hơn ở phần trên của lỗ và dốc vào trong cho thấy lửa đến từ trên cao. Ngược lại, các cạnh rộng hơn ở phần dưới và dốc lên hướng về trung tâm của lỗ cho thấy lửa đến từ phía dưới.
Một phương pháp khác có thể được sử dụng để xác định liệu lửa lan truyền lên hoặc xuống qua một lỗ là so sánh tổng mức độ hư hại đối với hai mức độ được tách biệt bởi bề mặt bị xuyên thủng. Nếu lửa di chuyển lên trên, thường thì hư hại phía dưới của bề mặt sẽ nghiêm trọng hơn. Nếu lửa di chuyển xuống dưới, thì điều ngược lại có khả năng sẽ đúng.
Với nhiều hoàn cảnh có thể ảnh hưởng đến hành vi của lửa, việc lửa lan truyền cả lên và xuống qua cùng một lỗ xuyên thủng là có thể. Tuy nhiên, có khả năng chỉ hướng di chuyển cuối cùng mới còn rõ ràng.
Mất vật liệu và khối lượng có thể xảy ra khi gỗ hoặc các vật liệu dễ cháy khác bị đốt cháy. Các di tích của chính những vật liệu này có thể hiển thị các đường phân định, và cuối cùng là vết cháy có thể được phân tích. Ví dụ về điều này là phần trên của các dầm tường bị đốt cháy dần dần ở các mức độ thấp hơn, có thể được sử dụng để xác định hướng di chuyển của lửa. Tương tự, mức độ hư hại ở hai bên của một cánh cửa có thể được sử dụng để xác định hướng di chuyển của lửa.
MÔ HÌNH VÀ HIỆU ỨNG BỀ MẶT CỦA VẾT CHÁY
Các Loại Mô Hình
Vết cháy được chia thành hai loại chính, cả hai đều được điều chỉnh bởi hóa học và vật lý của lửa, cũng như bởi phương pháp xây dựng.
Mô hình di chuyển là những mô hình kết quả từ sự tăng trưởng và mở rộng của lửa và sản phẩm cháy ra khỏi nguồn nhiệt gốc. Việc kiểm tra kỹ lưỡng hiện trường hỏa hoạn sẽ dẫn đến việc truy vết những mô hình này trở lại với nguồn nhiệt gốc.
Mô hình cường độ được tạo ra bởi ảnh hưởng của các cường độ nhiệt khác nhau lên cấu trúc và nội dung của nó. Các mức độ nhiệt khác nhau có thể tạo ra các đường phân định có thể được sử dụng để xác định đặc điểm và số lượng tải nhiên liệu, cũng như để chỉ ra hướng lan truyền của lửa.
Hiệu Ứng Chung của Vết Cháy
Nhiệt sản sinh trong một đám cháy sẽ dẫn đến sự phân hủy của các bề mặt khác nhau. Mức độ và độ cháy xém và ố màu kết quả từ sự phân hủy này được so sánh với các khu vực khác để tìm ra các khu vực hư hại nặng nhất.
Mặc dù việc sử dụng gỗ trong xây dựng tàu đang giảm, vẫn còn một số lượng lớn tàu gỗ đang phục vụ. Gỗ cháy sẽ được tìm thấy sau mỗi đám cháy cấu trúc trên một tàu gỗ và sẽ cung cấp cho điều tra viên thông tin quý giá liên quan đến nguồn gốc và sự lan truyền của đám cháy. Gỗ trải qua quá trình phân hủy hóa học khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Trong quá trình phân hủy này, khí, hơi nước, và các sản phẩm pyrolysis khác như khói được sản xuất. Sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao kéo dài hoặc mạnh mẽ, phần còn lại rắn chủ yếu là carbon. Khi quá trình cháy xảy ra, vật liệu co lại và phát triển các vết nứt và bọng. Vết cháy là vật liệu carbon đã bị đốt cháy và có vẻ ngoài đen.
Tốc Độ Cháy của Gỗ
Một quy tắc ngón tay cái cũ là gỗ sẽ cháy với tốc độ 1 inch mỗi 45 phút đốt cháy. Tốc độ cháy này dựa trên một bộ điều kiện phòng thí nghiệm trong lò thử nghiệm sử dụng gỗ thông. Vì đám cháy đốt với cường độ khác nhau từ
những gì sản sinh trong bài thử này, quy tắc ngón tay cái này không nên được dựa vào để xác định thời gian đám cháy đã cháy. Nói cách khác, không có thời gian đốt cụ thể nào có thể được xác định dựa trên mức độ cháy sâu mà thôi.
Một quy tắc ngón tay cái cũ khác là gỗ cũ cháy nhanh hơn gỗ mới. Tuy nhiên, gỗ có xu hướng tăng hoặc mất độ ẩm theo điều kiện môi trường mà nó tiếp xúc. Do đó, gỗ cũ, khô không dễ cháy hơn gỗ mới, phơi khô trong lò dưới cùng điều kiện.
Độ Sâu của Vết Cháy
Độ sâu của vết cháy có thể được sử dụng như một phương tiện đáng tin cậy để xác định sự lan truyền của lửa. Bằng cách đo độ sâu tương đối và phạm vi của vết cháy, có thể xác định được những phần nào của một vật liệu hoặc cấu trúc đã được tiếp xúc lâu nhất với nguồn nhiệt. Độ sâu tương đối của vết cháy từ điểm này sang điểm khác là chìa khóa để sử dụng phù hợp cháy chọn: đó là, xác định những nơi hư hại nặng hơn do tiếp xúc, thông gió, hoặc đặt nhiên liệu. Khi so sánh mức độ cháy, cũng quan trọng phải xem xét loại vật liệu liên quan. Ví dụ, một căn phòng nội thất là gỗ ốp có thể bị cháy nặng hơn một căn phòng liền kề trong đó nội thất là bảng thạch cao, mặc dù đám cháy có thể bắt nguồn từ căn phòng thạch cao. Khi so sánh vết cháy, nhớ không “so sánh táo với cam.”
Khi so sánh độ sâu của vết cháy cũng rất quan trọng để xem xét ảnh hưởng của thông gió. Gỗ có thể thể hiện vết cháy sâu hơn khi nằm cạnh một nguồn thông gió hoặc một lỗ mở nơi khí nóng có thể thoát ra. Ví dụ, một phần của căn phòng gần cửa mở có thể bị cháy nặng hơn một điểm khởi phát ở phía bên kia của phòng, nếu lửa được thông gió qua cửa mở.
Độ sâu của vết cháy có thể được đo bằng các công cụ đo có đầu tròn như một số loại calipers, đồng hồ đo độ sâu lốp xe, hoặc các thước kim loại được chỉnh sửa cụ thể. Cùng một công cụ đo nên được sử dụng cho bất kỳ bộ đo lường nào được so sánh. Các phép đo độ sâu vết cháy nên được thực hiện ở trung tâm của bọng cháy.
Khi khí nhiên liệu hoặc oxy là nguồn nhiên liệu ban đầu cho một đám cháy, đám cháy sẽ nói chung sản sinh mô hình vết cháy tương đối đều trên khu vực thường rộng lớn mà chúng phủ kín. Vết cháy sâu hơn có thể tồn tại gần điểm rò rỉ khí. Loại vết cháy này có thể rất cục bộ do các luồng khí áp suất cao có thể tồn tại tại điểm rò rỉ.
Một số phân khúc của cộng đồng điều tra hỏa hoạn đã cho rằng vẻ ngoài của vết cháy, nứt, và bọng lớn hơn ý nghĩa thực tế so với những gì được chứng minh bởi thí nghiệm khoa học. Một trong những quy tắc ngón tay cái cũ là sự hiện diện của bọng lớn, bóng (đôi khi được gọi là vết cháy cá sấu hoặc cá sấu) là bằng chứng rằng một chất tăng tốc dạng lỏng đã có mặt. Điều này là sai. Các loại vết cháy này có thể được tìm thấy trong nhiều loại đám cháy khác nhau và không có cơ sở khoa học chứng minh chúng chỉ dành riêng cho đám cháy được tăng tốc.
Một quy tắc ngón tay cái cũ khác là vẻ ngoài bề mặt của vết cháy–đục, bóng, hoặc có màu–chỉ ra việc sử dụng một chất tăng tốc hydrocarbon. Một lần nữa, không có cơ sở khoa học nào cho mối liên hệ này. Các điều tra viên không nên tuyên bố rằng các chỉ thị như bọng lớn, bóng hoặc vết cháy có màu là dấu hiệu của chất tăng tốc, dựa trên vẻ ngoài của vết cháy mà thôi.
Độ sâu của vết cháy có thể được sử dụng để ước lượng thời gian cháy của đám cháy. Hãy nhớ rằng sự cháy của gỗ thay đổi tùy thuộc vào những yếu tố như tốc độ và thời gian nhiệt độ; ảnh hưởng của thông gió; tỷ lệ diện tích bề mặt so với khối lượng; hướng, định hướng, và kích thước của vân gỗ; loại gỗ; độ ẩm; và bản chất của lớp phủ bề mặt.
Ô XY HÓA
Ô xy hóa là một quá trình hóa học cơ bản liên quan đến lửa. Mặc dù một số vật liệu không dễ cháy, sự ô xy hóa của những vật liệu này có thể tạo ra các đường phân định và vết cháy. Các hiệu ứng của sự ô xy hóa như vậy có thể bao gồm sự thay đổi màu sắc hoặc kết cấu. Nói chung, nhiệt độ càng cao và thời gian tiếp xúc càng dài, sự ô xy hóa sẽ càng rõ rệt.
Thép mạ kẽm trần tiếp xúc với mức nhiệt độ vừa phải sẽ khiến bề mặt trở nên trắng đục. Khi sắt hoặc thép không phủ lớp phủ tiếp xúc với lửa, bề mặt trước tiên trở thành màu xám xanh đục. Sự ô xy hóa tiếp theo có thể dẫn đến các lớp ô xy dày có thể bong ra. Sau đám cháy, nếu kim loại đã bị ướt, lớp ô xy màu gỉ sắt thông thường có thể xuất hiện.
Do bề mặt thép bị ô xy hóa bởi lửa, và hầu như chắc chắn đang bị làm ướt trong quá trình chữa cháy, việc tìm thấy lỗ trên các bề mặt kim loại mỏng không phải là điều bất thường.
Trên thép không gỉ, sự ô xy hóa nhẹ có thể có các mép màu, trong khi sự ô xy hóa nặng sẽ dẫn đến màu xám đục.
Khi tiếp xúc với nhiệt, đồng hình thành một lớp ô xy màu đỏ tối hoặc đen. Màu sắc của lớp ô xy không quan trọng. Điều quan trọng là sự ô xy hóa có thể tạo ra một đường phân định.
Bồ hóng và vết cháy cũng chịu ảnh hưởng của sự ô xy hóa. Vết cháy của bề mặt giấy của tường thạch cao, lớp bồ hóng và sơn có thể bị ô xy hóa bởi sự tiếp xúc liên tục với nhiệt. Kết quả của sự ô xy hóa này là carbon sẽ chuyển thành khí và biến mất khỏi các bề mặt mà nó đã tồn tại. Sự ô xy hóa này dẫn đến điều được biết đến là “đốt sạch”.
HIỆN TƯỢNG TAN CHẢY CỦA VẬT LIỆU
Việc tan chảy của bất kỳ vật liệu nào là sự thay đổi trạng thái vật lý của nó do tiếp xúc với nhiệt. Biên giới giữa phần vật liệu đã tan chảy và phần còn nguyên vững có thể tạo ra các đường phân định nhiệt và nhiệt độ, có thể được sử dụng để xác định vết cháy.
Việc biết điểm tan chảy của các vật liệu khác nhau có thể giúp xác định nhiệt độ đạt được trong đám cháy. Nhiệt độ tan chảy của vật liệu có thể dao động từ chỉ hơi cao hơn nhiệt độ phòng bình thường đến hàng nghìn độ. Bảng sau đây, lấy từ NFPA 921, Hướng dẫn Điều tra Hỏa hoạn và Vụ Nổ cung cấp nhiệt độ tan chảy của nhiều vật liệu phổ biến.
Loại vật liệu
Nhiệt độ tan chảy
o F
Nhiệt độ tan chảy
o C
Aluminum (alloys)
1,050-1,200
566-649
Aluminum
1,220
660
Brass (yellow)
1,710
932
Brass (red)
1,825
996
Bronze (aluminum)
1,800
982
Cast iron (gray)
2,460-2,550
1,349-1,399
Cast iron (white)
1,920-2,010
1,049-1,099
Chromium
3,550
1,954
Copper
1,981
1,082
Fire Brick
2,980-3,000
1,638-1,649
Glass
1,100-2,600
593-1,427
Gold
1,945
1,063
Iron
2,802
1,539
Lead
621
327
Magnesium (AZ31B alloy)
1,160
627
Nickel
2,651
1,455
Paraffin
129
54
Platinum
3,224
1,773
Porcelain
2,820
1,549
Pot metal
562-752
294-400
Quartz
3,060-3,090
1,682-1699
Silver
1,760
960
Solder (tin)
275-350
135-177
Steel (stainless)
2,600
1,427
Steel (carbon)
2,760
1,516
Tin
449
232
Wax (paraffin)
120-167
49-75
White pot metal
562-752
294-400
Zinc
707
375
Hiện tượng Hợp Kim Hóa Của Kim Loại
Một phản ứng khác xảy ra trong đám cháy là sự hình thành của các hợp kim eutectic. Eutectic được định nghĩa là điểm nóng chảy thấp nhất của một hợp kim hoặc dung dịch của hai hoặc nhiều chất có thể đạt được bằng cách thay đổi tỷ lệ phần trăm của các thành phần. Điều này xảy ra khi nhiệt độ tan chảy của một vật liệu nào đó được đạt đến trong đám cháy, và vật liệu tan chảy này tiếp xúc với một kim loại khác. Hỗn hợp (hợp kim) kết quả sẽ tan chảy ở một nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tan chảy của kim loại có nhiệt độ tan chảy cao hơn, và trong nhiều trường hợp thấp hơn cả hai kim loại. Trong các tình huống hỏa hoạn, hợp kim hóa eutectic xảy ra khi nhôm hoặc kẽm nóng chảy tiếp xúc với thép hoặc đồng.
Dây điện, ống dẫn và ống đồng thường xuyên bị ảnh hưởng bởi hợp kim hóa. Nhôm có thể hòa trộn với đồng để tạo thành một hợp kim, có màu sắc dao động từ vàng đến bạc. Bề mặt của điểm nhôm có thể xuất hiện màu xám, trong khi bề mặt gần giao diện nhôm-đồng có thể khá tối. Dây đồng sẽ rất giòn. Kẽm cũng sẽ hợp kim với đồng, tạo thành đồng vàng.
Hợp kim hóa với thép không dễ xảy ra trong hầu hết các đám cháy; tuy nhiên, nếu nhôm hoặc kẽm được nung nóng trong thời gian dài với một vật thể thép thì hợp kim hóa có thể dẫn đến việc hình thành lỗ hoặc hố. Hợp kim hóa có thể được xác nhận bằng phân tích kim loại học, và hợp kim có thể được xác định. Một lý thuyết là nếu các kim loại có nhiệt độ tan chảy cao được tìm thấy đã tan chảy, điều này là một dấu hiệu của hành vi phóng hỏa. Sự thật khoa học cho thấy nếu các kim loại này tan chảy do hợp kim hóa, việc tan chảy này không phải là dấu hiệu cho thấy chất tăng tốc hoặc nhiệt độ bất thường cao có mặt trong đám cháy.
Vật liệu nhựa
Các loại nhựa chịu nhiệt có nhiệt độ tan chảy dao động từ khoảng 200 o F (93 o C) đến gần 750 o F (399 o C). Việc biết được nhiệt độ tan chảy xấp xỉ của các vật liệu khác nhau giúp người điều tra ước lượng nhiệt độ đạt được trong đám cháy. Điều này hỗ trợ trong việc xác định cường độ và thời gian của sự nung nóng, phạm vi di chuyển nhiệt, và tốc độ giải phóng nhiệt tương đối từ nhiên liệu.
SỰ GIÃN NỞ VÀ BIẾN DẠNG CỦA VẬT LIỆU DO NHIỆT
Tất cả các vật liệu thông thường sẽ giãn nở khi được nung nóng. Sự giãn nở như vậy có thể ảnh hưởng tiêu cực đến sự ổn định của kết cấu. Sự uốn cong của các dầm và cột thép sẽ xảy ra khi nhiệt độ đạt đến 1,100 o F (593 o C) và thép sẽ không thể tự chịu được trọng lượng của mình ở 1,500o F (816 o C). Quá trình biến dạng sẽ càng nghiêm trọng hơn khi cấu trúc thép đang chịu tải trọng lớn.
Sự uốn cong không phải là kết quả của việc tan chảy và sự giãn nở nhiệt của một dầm có thể là một yếu tố nếu hai đầu của dầm được giữ chặt. Trái với quan niệm, việc áp dụng dòng nước từ vòi cứu hỏa sẽ không làm cho thép nóng chảy sụp đổ. Việc áp dụng nước như vậy sẽ “đóng băng” thép ở vị trí hiện tại của nó nếu nó đã bị biến dạng, và nếu được áp dụng sớm trong đám cháy có thể ngăn chặn thép được nung nóng đủ để gây ra sụp đổ.
KHÓI VÀ BỒ HÓNG
Khói là sản phẩm hạt lơ lửng trong không khí của quá trình cháy không hoàn chỉnh, treo lơ lửng trong khí, hơi, hoặc hạt aerosol rắn và lỏng. Bồ hóng bao gồm các hạt đen của carbon được sản xuất trong ngọn lửa.
Bất kỳ nhiên liệu nào chứa carbon đều sẽ sản xuất bồ hóng trong điều kiện hỏa hoạn bình thường. Điều này đặc biệt đúng với các sản phẩm dầu mỏ và hầu hết tất cả các loại nhựa. Bồ hóng có thể được đặt
trên tường và trần nhà do tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa hoặc có thể được đặt trên bề mặt do lắng đọng.
Khói và bồ hóng có thể tích tụ trên các bề mặt mát hơn của cấu trúc và/hoặc nội thất của nó, và thường xuyên trên phần trên của tường trong các phòng xa lửa. Khói, đặc biệt là khói được tạo ra bởi một đám cháy âm ỉ chậm, có xu hướng ngưng tụ trên tường, cửa sổ và các bề mặt mát hơn khác.
Các vết đặt màu nâu là từ khói; các vết bồ hóng là màu đen. Các ngưng tụ khói có thể ướt và dính, mỏng hoặc dày, hoặc khô và giống như nhựa. Sau khi khô, các vết đặt khói như vậy không dễ được lau chùi. Nơi có ngọn lửa mở, cả bồ hóng và khói có khả năng được đặt. Trong một số đám cháy, chỉ có các vết đặt bồ hóng khô được tạo ra. Những vết đặt như vậy có thể dễ dàng lau chùi từ cửa sổ và các bề mặt khác. Khi các vết đặt khói trên cửa sổ được nung nóng sau này trong đám cháy, các vết đặt màu nâu sẽ chuyển sang màu đen do carbon hóa.
ĐỐT SẠCH
Đốt sạch xảy ra trên các bề mặt không cháy khi các vết bồ hóng và/hoặc khói được đốt sạch. Việc đốt sạch như vậy thường là kết quả của tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa hoặc nhiệt độ bức xạ mạnh. Mặc dù việc đốt sạch có thể chỉ ra sự nung nóng mạnh, chúng không, bằng chính bản thân chúng, nhất thiết chỉ ra điểm khởi phát. Các đường phân định giữa vùng đốt sạch và vùng bị bồ hóng/khói có thể được sử dụng để xác định hướng lan truyền của lửa hoặc sự khác biệt về cường độ hoặc thời gian cháy.
KÍNH CỬA SỔ
Nghiên cứu hiện tại cho thấy sự chênh lệch nhiệt độ 140 o F hoặc cao hơn giữa phần tiếp xúc và phần cách nhiệt của kính sẽ dẫn đến các vết nứt dài, uốn lượn mềm mại phát ra từ mép khung đến trung tâm của tấm kính.
Sự tiếp xúc đột ngột với lửa ở một mặt của tấm kính cửa sổ, như xảy ra trong quá trình flashover, sẽ khiến kính vỡ. Trước đây, người ta nghĩ rằng sự nung nóng nhanh như vậy sẽ dẫn đến một mẫu vết nứt phức tạp của nhiều vết nứt nhỏ (thường được gọi là crazing), nhưng điều này chưa được xác nhận bằng nghiên cứu khoa học.
Có thể áp suất bên trong phát triển trong quá trình cháy, đặc biệt nếu một vụ nổ backdraft xảy ra, có thể đủ mạnh để làm vỡ cửa sổ. Kính vỡ trên sàn bên ngoài một buồng lái bị cháy là bằng chứng cho thấy sự tăng áp đã xảy ra trong quá trình cháy.
Crazing, các hố nhỏ, hoặc lỗ nhỏ được gây ra bởi việc áp dụng nước lên bề mặt kính khi bề mặt kính được nung nóng ít nhất đến 600 o F (316 o C).
Việc tìm thấy các mảnh kính không có bồ hóng hoặc lắng đọng khói là bằng chứng rằng kính đã được nung nóng nhanh, hỏng sớm trong quá trình cháy, hoặc tiếp xúc với lửa. Sự
gần gũi của kính với khu vực nguồn gốc hoặc nguồn nhiệt có thể ảnh hưởng đến lượng lắng đọng.
Sự hiện diện của bồ hóng dầu dày trên kính từng được cho là bằng chứng chắc chắn của sự hiện diện hoặc sử dụng chất tăng tốc. Điều này chưa được hỗ trợ bằng nghiên cứu khoa học. Sự hiện diện của các lắng đọng như vậy cũng có thể là kết quả của sự cháy không hoàn chỉnh của các vật liệu khác nhau.
SỰ SỤP ĐỔ CỦA LÒ XO
Sự sụp đổ của lò xo đồ nội thất từng được cho là chỉ ra sự tiếp xúc với chất tăng tốc đang cháy hoặc cháy âm ỉ. Các thử nghiệm phòng thí nghiệm khoa học đã chỉ ra rằng việc giảm đàn hồi của lò xo (mất độ căng của lò xo) là một chức năng của tổng thời gian nhiệt độ cao.
Thử nghiệm đã chỉ ra rằng việc nung nóng trong thời gian ngắn ở nhiệt độ cao và việc nung nóng trong thời gian dài ở nhiệt độ vừa phải khoảng 750 o F (399 o C), cả hai đều có thể gây ra sự giảm đàn hồi và sụp đổ. Sự hiện diện của bất kỳ tải trọng nào trên lò xo trong quá trình nung nóng tăng cường mất độ căng của lò xo.
Bất kỳ phân tích nào về tình trạng của lò xo sau một đám cháy phải xem xét tất cả các vật liệu đặt tải trọng lên chúng, và so sánh các đường phân định.
VỊ TRÍ CỦA ĐỐI TƯỢNG
Vị trí của các đối tượng tại hiện trường cháy có thể được xác định bằng cách nhận dạng và sử dụng một số mẫu vết nhất định.
Bóng mát nhiệt xảy ra khi đối tượng chặn đường đi của nhiệt bức xạ, nhiệt đối lưu, hoặc tiếp xúc trực tiếp với lửa. Nhiệt dẫn không tạo ra bóng mát nhiệt. Bất kỳ đối tượng nào hấp thụ hoặc phản xạ năng lượng nhiệt có thể tạo ra một bóng mát nhiệt trên vật liệu mà nó bảo vệ.
Các khu vực được bảo vệ được tạo ra do một đối tượng ngăn chặn việc lắng đọng sản phẩm cháy trên vật liệu mà đối tượng bảo vệ. Bất kỳ đối tượng nào ngăn chặn sự lắng đọng của sản phẩm cháy có thể gây ra sự hình thành một mẫu vết trên vật liệu mà nó bảo vệ.
Cả bóng mát nhiệt và các khu vực được bảo vệ hỗ trợ người điều tra hỏa hoạn trong việc tái thiết hiện trường. Rất thường, những mẫu vết này sẽ bị che khuất bởi mảnh vụn, và để sử dụng đúng cách những mẫu vết này, việc dọn dẹp mảnh vụn sẽ cần thiết.
VỊ TRÍ CỦA CÁC MẪU VẼT
Các mẫu vẽt phát triển trong quá trình cháy có thể được tìm thấy trên bất kỳ bề mặt nào tiếp xúc. Bao gồm cả cấu trúc của tòa nhà, nội thất của nó, và các bề mặt ngoại thất tiếp xúc với nhiệt, khói và bồ hóng.
Các mẫu vẽt trên các bức bích là dễ quan sát nhất. Các mẫu này có thể xuất hiện dưới dạng các đường phân định kết quả từ sự nung nóng đến cháy sâu hơn. Các mẫu vẽt có thể lan đến các thành viên hỗ trợ phía dưới.
Các mẫu vẽt cũng có thể xuất hiện trên trần nhà và mặt dưới của các vật dụng như bàn và kệ. Vì khí nóng từ đám cháy luôn bay lên, chúng sẽ tập trung năng lượng nhiệt lên các bề mặt ngang phía trên nguồn nhiệt. Hầu hết các mẫu vẽt ngang là hình tròn một cách thô sơ, với các phần của mẫu hình tròn thường được tìm thấy tại điểm giao của bức bích và trần nhà và tại các cạnh của bàn và kệ.
Các mẫu vẽt trên sàn rất quan trọng. Để kiểm tra đúng cách các mẫu vẽt trên sàn, cần phải dọn dẹp mảnh vụn. Các mẫu vẽt trên sàn có thể là kết quả của nhiệt độ bức xạ mạnh, nhựa chảy, chất lỏng cháy, hoặc lớp khí nóng tạo ra trong và sau quá trình flashover.
Các đường nối hoặc khe nứt trong vật liệu sàn và xung quanh ngưỡng cửa có thể hiển thị bằng chứng của sự cháy do bức xạ hoặc sự tập hợp của chất tăng tốc dạng lỏng. Sự cháy sau flashover cũng có thể tạo ra lỗ trên [sàn gỗ] hoặc lớp phủ sàn và xung quanh ngưỡng cửa do khí cháy nóng và khe hở không khí cung cấp trong quá trình xây dựng. Ngay cả những khe hở rất nhỏ cũng có thể cung cấp đủ không khí cho quá trình cháy.
Các viên gạch lát sàn vinyl bị hư hại do lửa có thể hiển thị các mép cuốn lên, lộ ra phần sàn phía dưới. Mặc dù hành động này đã được cho là do sự hiện diện của chất tăng tốc, nó cũng có thể xảy ra chỉ do nhiệt độ bức xạ của bề mặt sàn. Việc phân tích sự hiện diện của chất tăng tốc có thể khó khăn do sự hiện diện của hydrocarbon trong keo gạch.
Các bề mặt của cấu trúc bên ngoài cũng có thể hiển thị các dấu vết hỏa hoạn. Ngoài các mô hình thông thường có thể được tìm thấy, các lỗ đốt xuyên qua trên tàu gỗ có thể hiện diện trên cả bề mặt dọc và ngang. Theo một quy tắc chung, những lỗ đốt xuyên qua này có thể chỉ ra các khu vực của sự cháy dữ dội hoặc kéo dài. Nếu đám cháy xảy ra gần phía bên của tàu, các dấu hiệu cháy bên ngoài có thể chỉ ra các điểm nóng nhất của đám cháy và có thể cung cấp một chỉ báo về vị trí khả năng của nguồn gốc đám cháy.
Các vết cháy cũng có thể hiện diện trên các bên, phía trên, và phía dưới của nội dung tàu hoặc phòng. Bất kỳ vết cháy nào có thể được tạo ra trên tường, trần nhà, và sàn cũng cần phải được ghi nhận vào hồ sơ. Các vết sẽ tương tự về hình dạng nhưng có thể chỉ hiển thị một phần của vết do kích thước hạn chế của các đồ vật.
Các vết cháy thấp có thể được tạo ra bởi một chất tăng tốc, nhưng chúng không phải là bằng chứng chứng minh một đám cháy do chất tăng tốc. Điều kiện sau flashover cũng có thể tạo ra các vết cháy thấp. Trong quá trình của bất kỳ đám cháy nào, mảnh vụn cháy thường sẽ rơi xuống các tầng thấp hơn. Sự rơi này (drop down) có thể dẫn đến các đám cháy phụ. Nó cũng có thể làm cháy các vật liệu dễ cháy khác dẫn đến các vết cháy thấp và các lỗ đốt xuyên qua.
Hình học và Hình dạng của Các Mô Hình
Hóa học và vật lý của lửa dẫn đến các loại mô hình có hình học hoặc hình dạng đặc trưng. Vì việc giải thích tất cả các vết cháy có thể không được truy vết trực tiếp bởi nghiên cứu khoa học, người điều tra hỏa hoạn được cảnh báo rằng các giải thích thay thế cho một mô hình nhất định là có thể.
Một hình dạng mô hình phổ biến trên các bề mặt dọc là mô hình “V”. Sự lan rộng sang hai bên của mô hình này do nhiệt bức xạ từ trên xuống và bởi sự di chuyển lên và ra ngoài của ngọn lửa và khí nóng từ lửa khi chúng gặp phải một bề mặt ngang như trần nhà, mép mái, bàn, hoặc kệ.
Các đường chéo tạo ra hình “V” thường có thể được truy vết trở lại về phía điểm khởi phát. Theo quy tắc chung, góc rộng của hình “V” càng lớn thì vật liệu bị nung nóng càng lâu. Góc tạo trên một bề mặt cháy dễ cháy sẽ rộng hơn trên một bề mặt không cháy với nguồn nhiệt và thời gian cháy tương đương.
Người ta từng tin rằng một đám cháy cháy nhanh tạo ra một mô hình “V” với góc hẹp, trong khi một đám cháy cháy chậm tạo ra một mô hình “V” với góc rộng. Điều này không chính xác, vì góc của các đường của mô hình “V” thực sự là kết quả của kích thước của đám cháy, tốc độ cháy, thông gió, và tính cháy của tường. Các mô hình này quan trọng vì chúng chỉ ra hướng lan truyền của lửa, không phải nguyên nhân gây ra chúng.
Các mô hình nón ngược, cũng được gọi là mô hình “V” ngược là các mô hình tam giác rộng hơn ở cơ sở hơn là ở đỉnh. Các mô hình nón ngược là kết quả của các đám cháy tồn tại trong thời gian ngắn, không phát triển thành cột lửa từ sàn đến trần hoặc cột lửa không bị hạn chế bởi trần nhà. Vì chúng thường xuất hiện trên các bề mặt không cháy, người ta từng nghĩ rằng chúng do các đám cháy cháy nhanh gây ra. Phân tích chính xác của các mô hình như vậy là việc cháy có thời gian ngắn. Các mô hình nón ngược cũng đã được giải thích là bằng chứng của một đám cháy do chất tăng tốc lỏng, nhưng bất kỳ nhiên liệu nào tạo ra các khu vực ngọn lửa không bị hạn chế theo chiều dọc có thể tạo ra những mô hình như vậy.
Các mô hình cát thời gian là kết quả của sự kết hợp của cột khí nóng và khu vực ngọn lửa. Cột khí nóng từ lửa có hình dạng như một “V”, trong khi khu vực ngọn lửa có hình dạng như một “V” ngược. Nếu đám cháy rất gần hoặc tiếp xúc với bề mặt dọc, điều này có thể dẫn đến một mô hình hiển thị ảnh hưởng của cả cột khí nóng và khu vực ngọn lửa. Điều này tạo ra một mô hình có hình dạng chung của một cát thời gian.
Các mô hình “U” tương tự như mô hình “V”. Các mô hình “U” hiển thị các đường phân định cong mềm mại hơn, trái ngược với các đường chéo của mô hình “V” và là kết quả của ảnh hưởng của nhiệt bức xạ trên các bề mặt dọc xa nguồn nhiệt hơn so với các bề mặt hiển thị mô hình “V” rõ ràng. Các mô hình “U” được phân tích theo cùng một cách như mô hình “V”.
Các mô hình nón cụt (còn được gọi là cột plume cụt) là các vết cháy ba chiều, được tạo ra trên cả các bề mặt ngang và dọc. Mô hình này xuất hiện tại
giao điểm của hai bề mặt dọc. Mô hình hình nón là kết quả của sự giãn nở tự nhiên của cột lửa khi nó tăng lên và sự lan rộng ngang của năng lượng nhiệt khi cột lửa gặp phải một bề mặt ngang như trần nhà.
Các mô hình tròn là phổ biến tại hiện trường cháy và thường đại diện cho các khu vực được bảo vệ khỏi cháy bởi các vật dụng tròn như thùng rác hoặc đáy của các món đồ nội thất.
Các mô hình không đều, cong, hoặc hình bể trên sàn và lớp phủ sàn một thời được coi là bằng chứng chắc chắn của sự hiện diện hoặc sử dụng chất tăng tốc lỏng. Mặc dù những mô hình như vậy có thể là kết quả của một chất tăng tốc, điều này không thể luôn luôn được xác định đáng tin cậy chỉ từ quan sát trực quan một mình.
Những loại mô hình này rất phổ biến trong điều kiện sau flashover, trong các đám cháy có thời gian dập lửa dài, hoặc trong sự sụp đổ cấu trúc. Chúng có thể là kết quả của nhiệt bức xạ, mảnh vụn cháy và âm ỉ, nhựa tan chảy, hoặc chất lỏng dễ cháy. Nếu sự hiện diện của chất lỏng dễ cháy được nghi ngờ, bằng chứng hỗ trợ như việc sử dụng chỉ thị khí dễ cháy và/hoặc phân tích hóa học mảnh vụn để tìm dư lượng, hoặc sự hiện diện của
bình chất lỏng nên được tìm kiếm. Hãy cẩn thận khi sử dụng chỉ thị khí dễ cháy, vì nhiều vật liệu nhựa phát ra khí hydrocarbon khi chúng pyrolyze hoặc cháy.
Những khí này có thể có mùi tương tự như sản phẩm dầu mỏ, và có thể được phát hiện bởi chỉ thị khí dễ cháy khi không có chất lỏng dễ cháy nào được sử dụng. Ngoài ra, phân tích chromatographic của thảm bị cháy làm từ vật liệu dựa trên dầu mỏ có thể chỉ ra sự hiện diện của hydrocarbon ngay cả khi không sử dụng chất tăng tốc.
Nói chung, các mô hình do chất tăng tốc tạo ra có vết cháy sâu hơn ở mép so với trung tâm (mô hình bánh rán). Tuy nhiên, chất lỏng dễ cháy tạo thành vũng thấm vào vật liệu lát sàn hoặc lớp phủ sàn, cũng như nhựa tan chảy, có thể tạo ra các mô hình không đều cháy sâu hơn ở trung tâm so với mép. Những mô hình này cũng có thể là kết quả của sự nung nóng cục bộ sau flashover hoặc rơi xuống. Các mô hình không đều trên sàn gỗ do chất lỏng dễ cháy sẽ có “ngón tay” theo dõi các khe nứt trên sàn.
Một mô hình “bánh rán” rõ ràng, nơi một bề mặt cháy hình vòng xung quanh một khu vực ít bị cháy hơn, có thể xuất phát từ chất lỏng dễ cháy. Mô hình này là kết quả của hiệu ứng làm mát của chất lỏng ở trung tâm của vũng; các mép cháy, tạo ra vết cháy xung quanh. Khi tìm thấy điều kiện này, cần thêm kiểm tra để tìm bằng chứng hỗ trợ về sự hiện diện của chất lỏng dễ cháy.
Trong bất kỳ tình huống nào nghi ngờ sự hiện diện của chất lỏng dễ cháy, ảnh hưởng của flashover, luồng không khí, khí nóng, nhựa tan chảy, rơi xuống, và sự sụp đổ của tòa nhà phải được loại bỏ. Người điều tra phải cẩn thận xác định chính xác nguồn nhiên liệu ban đầu cho bất kỳ mô hình cháy không đều hoặc tròn.
Nhiều vật liệu nhựa hiện đại sẽ cháy. Chúng đầu tiên phản ứng với nhiệt bằng cách hóa lỏng (tan chảy); khi chúng cháy dưới dạng lỏng chúng tạo ra các mô hình không đều hoặc tròn. Khi được phát hiện ở các vị trí bất ngờ, chúng có thể bị nhận dạng nhầm là mô hình chất lỏng dễ cháy hoặc dễ bắt lửa và do đó liên quan đến nguyên nhân gây cháy cố ý.
Thường xuyên sự hiện diện của chất lỏng dễ cháy bị loại trừ, dựa trên việc không xảy ra vụ nổ. Điều này không luôn chính xác, vì sự giãn nở của sản phẩm cháy từ chất lỏng dễ cháy sẽ gây ra vụ nổ chỉ khi chúng đủ được kìm kẹp và có hỗn hợp nhiên liệu-không khí thích hợp.
CÁC MÔ HÌNH TUYẾN TÍNH
Các mô hình có hình dáng tổng thể là tuyến tính hoặc dài được gọi là mô hình tuyến tính. Chúng thường xuất hiện trên các bề mặt ngang.
Khi nhiên liệu được cố ý “dẫn dụ” từ một khu vực này sang khu vực khác, các mô hình dài có thể được nhìn thấy. Những dẫn dụ này có thể được tìm thấy dọc theo sàn, kết nối các đám cháy riêng biệt, hoặc lên cầu thang để di chuyển đám cháy từ tầng này sang tầng khác. Dẫn dụ có thể là chất lỏng dễ cháy, chất rắn, hoặc kết hợp.
Các mô hình dài, rộng, khá thẳng có thể là kết quả của các khu vực được bảo vệ do đồ nội thất, quầy hàng, kho chứa, hoặc các vật dụng khác. Các mô hình này cũng có thể là kết quả của sự mòn bình thường đối với sàn và lớp phủ sàn do lưu lượng đi lại cao. Các vật thể hình dạng không đều, như quần áo hoặc chăn ga, cũng có thể cung cấp bảo vệ và tạo ra các mô hình có thể được giải thích không chính xác. Các mô hình tuyến tính cũng có thể được tạo ra bởi các tia khí nhiên liệu cháy.
CÁC MÔ HÌNH KHU VỰC
Một số mô hình có thể được tìm thấy dường như phủ kín toàn bộ phòng hoặc các khu vực lớn mà không có nguồn gốc dễ nhận biết. Những mô hình này thường được gây ra bởi nhiên liệu được phân tán rộng rãi trước khi được đánh lửa hoặc khi sự di chuyển của đám cháy qua một khu vực rất nhanh, như trong một đám cháy chớp nhoáng.
Bất cứ khi nào flashover xảy ra trong một không gian, sự lan truyền đám cháy từ một điểm này sang điểm khác trong không gian đó rất nhanh. Flashover có thể tạo ra toàn bộ các khu vực cháy đều, mà không có bằng chứng vật lý tốt về hướng di chuyển của đám cháy trong khu vực bị ảnh hưởng. Flashover không nhất thiết phá hủy các vết cháy được tạo ra trước đó, nhưng thời gian và mức độ cháy, cả trước và sau flashover, là quan trọng khi xem xét mối quan hệ giữa các mô hình di chuyển và các mô hình khu vực flashover.
Sự cháy của khí hoặc hơi từ chất lỏng không phải lúc nào cũng dẫn đến một vụ nổ. Nếu hỗn hợp nhiên liệu/khí ở gần hoặc chính xác ở LEL, và không có vụ nổ nào xảy ra khi đánh lửa, khí có thể cháy như một đám cháy chớp nhoáng và sẽ ít hoặc không có sự cháy tiếp theo.
BIẾN DẠNG VẬT LIỆU
Các vết cháy khác có thể được quan sát trong sự thay đổi hình dạng vật lý và biến dạng của các vật thể tại hiện trường cháy.
Bóng đèn sợi đốt đôi khi có thể chỉ ra hướng di chuyển của đám cháy. Khi bên của bóng đèn hướng về nguồn nhiệt được nung nóng và mềm đi, khí bên trong bóng đèn có công suất lớn hơn 25 watt bắt đầu giãn nở và có thể đẩy phần kính mềm ra ngoài tạo thành hiệu ứng “bong bóng”. Phần phồng của bóng đèn sẽ chỉ về hướng của nguồn nhiệt. Với bóng dưới 25 watt, bề mặt tiếp xúc sẽ co vào trong, do bên trong bóng đèn tạo ra chân không. Khi được nung nóng, các yếu tố cấu trúc bằng kim loại sẽ mềm đi và sụp đổ hoặc giãn nở.
TÓM TẮT
Việc hiểu biết về các loại mô hình được tạo ra trong một đám cháy và các yếu tố ảnh hưởng đến việc sản xuất chúng, cung cấp cho người điều tra hỏa hoạn các yếu tố khoa học để dựa vào khi đưa ra ý kiến của mình. Nếu không có sự hiểu biết này và việc áp dụng đúng cách, ý kiến của một người điều tra hỏa hoạn sẽ dựa trên các câu chuyện cũ của những người điều tra hỏa hoạn và những ý kiến đó sẽ không đáp ứng được thách thức của sự kiểm tra hợp lý.
BIBLIOGRAPHY
DeHaan, John D. Kirk’s Fire Investigation, 3rd Ed. New Jersey: Brady Publishing Co., 1991.
Fire, Frank. “Plastics and Fire Investigations.” Fire Engineering, ~anuary 1985.
Lentini, John J. “Baseline Characteristics of Residential Structures Which Have Burned to Completion: The Oakland Experience.” Fire Technology, August 1992.
Munger, James G. “Spalling and Determination of Origin and Cause.” Fire Engineering, April 1991.
Tobin, William A. “What Collapsed Springs Really Tell Arson Investigators.” Fire lournal, March/April, 1990.
NFPA 921, Guide for Fire and Explosion Investigations, 1992 Ed. Quincy, MA: National Fire Protection Association.
