高楼火灾为什么会向上蔓延?高楼是由混凝土建造的
高楼火灾为什么会向上蔓延?高楼是由混凝土建造的但现实往往告诉我们事情从来不会按照预想的那般进行。理论上来讲,混凝土建筑应该很难发生大型火灾。由于早期的房屋建造多是采用木料结构,以及简单的砖瓦布局,在空间分布状态中,这给火源带来了极大的便利。但要说现代建筑,尤其是高层建筑,通常来讲这类建筑会在安全性和强度方面进行重点考虑。因此在建筑材料方面大多会采用钢筋混凝土作为建筑的基本结构,必要的情况下还会采用特种材料进行加固处理。
无情火灾火灾,这个自人类有了定居环境或者建筑房屋之后,火灾问题便长期伴随着人类整个社会的发展。
不管在任何一个时期,火灾的危险性和威胁程度都是毁灭性的。
即便在现代文明创造出钢筋混凝土之后,火灾问题时有发生。
要说以前的房屋建筑,火灾现象通常从一个着火点发展成火源,最终燃烧掉整个房屋。
由于早期的房屋建造多是采用木料结构,以及简单的砖瓦布局,在空间分布状态中,这给火源带来了极大的便利。
但要说现代建筑,尤其是高层建筑,通常来讲这类建筑会在安全性和强度方面进行重点考虑。
因此在建筑材料方面大多会采用钢筋混凝土作为建筑的基本结构,必要的情况下还会采用特种材料进行加固处理。
理论上来讲,混凝土建筑应该很难发生大型火灾。
但现实往往告诉我们事情从来不会按照预想的那般进行。
高楼建筑尽管在采用混凝土后,一次不起眼的火源最终都会发展成损失严重的大型火灾,甚至将整栋楼给点燃。
高层建筑失火很麻烦
那么造成这一问题的原因究竟在哪里呢?
其实关于高楼建筑火灾与混凝土之间的关系,简单来讲只需从燃烧这一层面来分析。
为什么会发生火灾,以及燃烧的必要条件。
通常来讲,要想燃烧进行,必须同时具备三个条件。
一是可燃物,这类物质通常容易燃烧,比如木材、油料等;
其次是助燃物,助燃物多为空气中的氧气,氧气作为催化剂加剧了着火点的燃烧效果,从而使得火灾进一步进行;
最后是引火源,即使有了前面两个先决条件,在没有引火源的情况下,火灾一般也很难发生(自燃发热也属于引火源本身)。
燃烧的三要素
同时,对于高层建筑来讲,高楼房屋一旦发生火灾,从火灾的扑救,到人员的逃生都要求比一般火灾更高的技术保障。
因此,按照性质重要、火灾危险程度、疏散和扑救难度来划分,高楼建筑火灾为一类火灾。
高层援救的云梯车
其特点在于火势蔓延快,疏散困难,由于楼层众多,垂直距离长,所以高楼火灾的危险程度更高。
这也使得消防云梯和疏散难度大大增加。
尤其是在消防力量欠缺的小城市中,高楼建筑火灾的威胁性极高。
通常来讲,高楼建筑的火灾原因主要表现在电气安全、防范意识薄弱、材料使用不合理、物料堆放未按规定摆放等。
另外无论是在高楼空间,还是普通的居民楼或者平层房屋中,火灾发生的另一个原因还体现在火源未及时扑灭。
一般来讲,火灾现场都会有一个着火点,或者说着火源。
火源未能及时扑灭,便很容易出现“闪燃”的情况。这种情况多发生在起火的密闭空间中,并且是小火变成大火的必经过程。
闪燃普遍在大型火场中出现
由于火源现场堆积了大量可燃物,当密封燃烧下,由此产生大量烟雾形成分烟层。
而分烟层对流至室内则会在其他地方造成辐射热量散布。
在这一情况下,受热辐射影响的物件开始受热分解,并产生可燃气体,通常来讲为一氧化碳。
当温度持续上升至650℃时,火场顶部聚集的一氧化碳变为可燃气体,从而在瞬间引发燃烧,并带来猛烈的火势。(一氧化碳的自燃温度在609℃左右)
一氧化碳的化学性质
另一个比较难注意到的地方是火场的回燃,这也是不少大型火灾出现的一个主要原因。
就火灾本身而言,如果缺乏助燃物,比如缺氧燃烧,火情有可能会自行熄灭。
但是,火场在出现这种情况时,因大量新鲜空气的流通,从而让着火源的氧气激增,由此带来爆发式的剧烈燃烧。
这一问题在高层建筑中尤为致命,因为人在逃生的过程中避免不了这一问题的出现,从而使得火情更加严重。
爆燃为回燃的主要表现
说到这里,有人或许耐不住了,讲了老半天这都不是混凝土本身的情况吗?
说来说去都是一些常规的火情状况,但事实上这确实就是高层建筑中发生的问题。
换句话说,混凝土本身没有任何问题,造成高楼大火整栋燃烧的原因主要就体现在这些地方。
混凝土是迄今为止最耐热耐火的建筑材料之一。
主要由沙子、骨料、水泥以及水按一定比例混合而成,并且不含易燃成分。
从另一个角度来看,混凝土也是砖石的一种形式,比如常见的红砖、石头等,它们都不会燃烧。
混凝土由多种骨料组成
除非将它们暴露在数千摄氏度的高温下,否则它们根本不会被火灾破坏。
注意,这里说的是破坏,而不是燃烧。
一般来讲,要想让混凝土结构受到影响,所需温度至少要达到1100℃。
这样的温度也远超一般高楼火灾的温度,在更加极端高温的状态下,混凝土也不会燃烧,但它会分解并变脆。
由极端高温带来的分解,学术界将其称之为“剥落”。
混凝土出现的剥落
以实心防火墙为例,将其暴露在1099℃的高温下长达4个小时,混凝土也不会表露出有任何结构性的破坏。
如果是一般的木材框架,这个温度和时长已经能让它们彻底燃烧并瓦解。
混凝土的安全性就混凝土的表现来看,混凝土本身不会着火,并且在一定程度上可以阻止火势的蔓延。
其自身不可燃,因此火焰也无法通过燃烧混凝土来增强火势。
硬质泡沫板在家装中很常见
混凝土在完成浇灌时,通常施工队会在混凝土墙间铺设一层硬质泡沫。
硬质泡沫可以起到一定的绝缘作用。
因为在现代高楼设计中,不少房屋为了设计美观,一般都会将电线以及大量的电气设备的材料架设在墙面里。
另外这层硬质泡沫还可以起到保温的作用。
在冬季的时候,墙体不会因为迅速丢失热量,导致房屋迅速降温。
当然从材料选用方面,硬质泡沫本身不是易燃品,遇高温会融化。
但不排除在极端的环境下,这层面料不会燃烧起来。
加热过程中各种骨料的状态
但由于某些建筑在材料方面偷工减料,本应是非易燃的硬质泡沫,另外这层泡沫又会与电气线缆接触。
时间一长,很难保证线材不会因老化发生短路引燃墙面中的泡沫。
基于前面我们所讲的可能导致火灾出现的原因,以及火灾失控的情况,大多数情况下都是因人为疏忽导致。
比如未熄灭的烟头,或者杂乱堆放的易燃物因高温引发自燃等等。
火灾情况下混凝土的物理化学过程
此外,高楼建筑自身的设计在一定程度上也帮助了火势的蔓延。
高层建筑垂直通道更长,更容易使得火灾通过消防通道、电梯井等位置出现“烟囱效应”。
在烟囱效应中,户内空气沿着有垂直坡度的空间上升或下降,由此造成空气加强对流。
最常见的便是锅炉运作的情况,热空气随着烟囱向上升起,并在烟囱顶部离开。
由于烟囱中的热空气散逸,最终导致户外的空气被抽入并填补助燃物的缺口,从而使得火势更加迅猛。
不同季节下烟囱效应的表现
比如1996年在香港出现的嘉利大厦火灾,当时大厦正在进行电梯更换,工人在电梯井内搭建有竹棚。
但后来工人在进行烧焊,以及金属切割作业时,因电梯井内掉落的高热金属片点燃了2楼电梯大堂的木板杂物及建筑材料。
由此产生大火,火势又因可燃物多,燃烧条件充分,最终大厦酿成惨剧。
所以,导致高楼建筑失火的原因不在于楼房本身,而是人为原因。
这也是为什么直到今天,仍然会有安全管理组织在不断强调高楼防火安全问题。
防患于未然,永远比亡羊补牢更好。