培训项目3建筑火灾的发生和发展过程
1.掌握建筑火灾发展的阶段及特点。
2.掌握建筑火灾发展的特殊现象。
3.掌握建筑火灾的蔓延方式。
4.了解建筑火灾的蔓延途径。
一、建筑火灾的发生和发展过程
建筑火灾的发生和发展过程与其他类型火灾一样，都有一定的规律性。通常情况下，都有一个由小到大、由发展到熄灭的过程。最初是发生在室内某个房间或某个部位，然后由此蔓延到相邻的房间或区域，以及整个楼层，最后蔓延到整个建筑物。这里的“室”不仅指民用建筑、工业建筑、农业建筑、文物古建筑等建筑室内的房间，而是泛指所有具有顶棚、墙体和开口结构的受限空间。
1.建筑火灾发展的阶段
根据建筑室内火灾温度随时间的变化特点，通常将建筑火灾发展过程分为四个阶段，即火灾初起阶段（0A段）、火灾成长发展阶段（AB段）、火灾猛烈燃烧阶段（BC段）和火灾衰减熄灭阶段（CD段），如图3-3-1所示。
（1）火灾初起阶段
建筑物发生火灾后，最初阶段只是起火部位及其周围可燃物着火燃烧，这时火灾燃烧好像在敞开的空间里进行一样。在火灾局部燃烧形成之后，可能会出现下列三种情况之一：一是最初着火的可燃物燃尽而终止；二是通风不足，火灾可能自行熄灭，或受到通风供氧条件的支配，以缓慢的燃烧速度继续燃烧；三是存在足够的可燃物，而且具有良好的通风条件，火灾迅速成长发展。火灾初起阶段的特点是：燃烧面积不大，仅限于初始起火点附近；在燃烧区域及附近存在高温，室内平均温度低，室内温差大；火灾发展速度较慢，供氧相对充足，火势不够稳定；火灾持续时间取决于引火源的类型、可燃物性质和分布、通风条件等，其长短差别较大。
由此可见，火灾初起阶段燃烧面积小，用少量的灭火剂或灭火设备就可以把火扑灭，该阶段是灭火的最佳时机，故应争取及早发现，把火灾消灭在起火点。为此，在建筑物内设置火灾自动报警系统和自动灭火系统、配备适量的消防器材是十分必要的。同时，火灾初起阶段也是人员应急疏散的有利时机，火场被困人员若在这一阶段不能及时安全疏散出房间，就有危险了。初起阶段时间持续越长，就有更多的机会发现火灾和灭火，更有利于人员安全疏散撤离。
（2）火灾成长发展阶段
在火灾初起阶段后期，火灾燃烧面积迅速扩大，室内温度不断升高，热对流和热辐射显著增强。当发生火灾的房间温度达到一定值（图3-3-1中的8点）时，聚积在房间内的可燃物分解产生的可燃气体突然起火，整个房间都充满了火焰，房间内所有可燃物表面部分都卷入火灾之中，使火灾转化为一种极为猛烈的燃烧，即产生了轰燃。
轰燃是一般室内火灾最显著的特征和非常重要的现象，是火灾发展的重要转折点，它标志着室内火灾从成长发展阶段（图3-3-1中的/18段）进入猛烈燃烧阶段，即火灾发展到了不可控制的程度。若在轰燃之前火场被困人员仍未从室内逃出，就会有生命危险。
（3）火灾猛烈燃烧阶段
轰燃发生后，室内所有可燃物都在猛烈燃烧，放热速度很快，因而室内温度急剧上升，并出现持续性高温，最高温度可达~弋。这个阶段是火灾最盛期，即火灾进入猛烈燃烧阶段（图3-3-1中的BC段），该阶段特点是：室内可燃物已被全面引燃，且燃烧速度急剧加快，火灾以辐射、对流、传导方式进行扩散蔓延，高温烟火从房间的门、窗等开口处向外大量喷出，使火灾蔓延到建筑物的其他部位，使邻近区域受到火势的威胁。火灾猛烈燃烧阶段的破坏力极强，门窗玻璃破碎，室内高温还对建筑构件产生热作用，使建筑构件的承载能力下降，混凝土和石材墙柱等构件可能产生爆裂，甚至造成建筑物局部或整体倒塌破坏。
针对火灾猛烈燃烧阶段的特点，为了减少人员伤亡和火灾损失，防止火灾向相邻建筑蔓延，在建筑防火中应采取的主要措施是：在建筑物内划分一定的防火分区，设置具有一定耐火性能的防火分隔物，把火灾控制在一定的范围之内，防止火灾大面积蔓延；选用耐火极限较高的建筑构件作为建筑物的承重体系，确保建筑物发生火灾时不倒塌破坏，为火灾时人员疏散、消防救援人员扑灭火灾，以及建筑物灾后修复使用创造条件。
（4）火灾衰减熄灭阶段
经过猛烈燃烧之后，室内可燃物大都被烧尽，随着室内可燃物的挥发物质不断减少，火灾燃烧速度递减，室内温度逐渐下降，燃烧向着自行熄灭的方向发展。一般来说，室内平均温度降到温度最高值的80%时，则认为火灾进入衰减熄灭阶段（图3-3-1中的CD段）。该阶段前期，燃烧仍十分猛烈，火灾温度仍很高。火场的余热还能维持一段时间的高温，为~℃衰减熄灭阶段温度下降速度是比较慢的，当可燃物全部烧光之后，室内外温度趋于一致，火势即趋于熄灭。
针对火灾衰减熄灭阶段的特点，灭火救援时除防复燃外，还应注意防止建筑构件因较长时间受高温作用和灭火射水的冷却作用而出现裂缝、下沉、倾斜或倒塌破坏，确保消防救援人员的人身安全。
由此可见，建筑火灾在初起阶段容易控制和扑灭，如果发展到猛烈燃烧阶段，不仅需要动用大量的人力和物力进行扑救，而且可能会造成严重的人员伤亡和财产损失。
2.建筑火灾发展的特殊现象
建筑火灾发展过程中会出现以下两种特殊现象：
（1）轰燃
1）轰燃的定义。某一空间内，所有可燃物的表血全部卷入燃烧的瞬变过程，称为轰燃。
2）轰燃的形成原因。轰燃的出现是燃烧释放的热量在室内逐渐累积与对外散热共同作用、燃烧速率急剧增大的结果。轰燃是一种瞬态过程，其中包含室内温度、燃烧范围、气体浓度等参数的剧烈变化。
3）轰燃的典型征兆。大量火场实践表明，建筑火灾即将发生轰燃之前可能会出现以下征兆：一是室内顶棚的热烟气层开始出现火焰；二是热烟气从门窗口上部喷出，并出现滚燃现象；三是热烟气层突然下降且距离地面很近；四是室内温度突然上升。
4）轰燃的危害性。主要体现在以下方面：一是易加速火势蔓延。轰燃发生后，喷出的火焰是造成建筑物层间及建筑与建筑之间火势蔓延的主要驱动力，不仅直接危害着火房间以上的楼层，而且严重威胁毗邻建筑的安全。二是能导致建筑坍塌。轰燃发生后，建筑的承重结构会受到火势侵袭，使承重能力降低，导致建筑倾斜或倒塌破坏。三是对人员疏散逃生危害大。轰燃发生后，室内氧气的浓度只有3%左右，在缺氧的条件下人会失去活动能力，从而导致来不及逃离火场就中毒窒息致死。四是增加了火灾扑灭难度。轰燃的发生标志着建筑火灾的失控，室内可燃物出现全面燃烧，室温急剧上升，火焰和高温烟气在火风压的作用下从房间的门窗、孔洞等处大量涌出，沿走廊、吊顶迅速向水平方向蔓延扩散。同时由于烟囱效应的作用，火势会通过竖井、共享空间等向上蔓延，形成全面立体燃烧，给消防救援人员扑灭火灾带来很大困难。
（2）回燃
1）回燃的定义。当室内通风不良、燃烧处于缺氧状态时，由于氧气的引入导致热烟气发生的爆炸性或快速的燃烧现象，称为回燃。
2）回燃的形成原因。回燃通常发生在通风不良的室内火灾门窗被打开或者破坏时。在通风不良的室内环境中，长时间燃烧后聚集了大量具有可燃性的不完全燃烧产物和热解产物，它们组成了可燃气相混合物。由于室内通风不良、供氧不足，氧气的浓度低于可燃气相混合物爆炸的临界氧浓度，因此，不会发生爆炸。然而，当房间的门窗被突然打开，或者因火场环境受到破坏，大量空气随之涌入，室内氧气浓度迅速升高，使可燃气相混合物达到爆炸极限范围，从而发生爆炸性或快速的燃烧。
3）回燃的典型征兆。如果身处室外，可能观察到的征兆包括：一是着火房间开口较少，通风不良，蓄积大量烟气；二是着火房间的门或窗户上有油状沉积物；三是门、窗及其把手温度高；四是开口处流出脉动式热烟气；五是有烟气被倒吸入室内的现象。如果身处室内，或向室内看去，可能观察到的征兆包括：一是室内热烟气层中出现蓝色火焰；二是听到吸气声或呼啸声。
4）回燃的危害性。回燃是建筑火灾过程中发生的具有爆炸性的特殊现象。回燃发生时，室内燃烧气体受热膨胀从开口逸出，在高压冲击波的作用下形成喷出火球。回燃产生的高温高压和喷出火球不仅会对人身安全产生极大威胁，而且会对建筑结构本身造成较强破坏。因此，在灭火救援过程中，如果出现回燃征兆，在未做好充分的灭火和防护准备前，不要轻易打开门窗，以免新鲜空气流入导致回燃的发生。
二、建筑火灾的蔓延方式
建筑火灾蔓延是通过热的传播进行的，传热是火灾中的一个重要因素，它对火灾的引燃、扩大、传播、衰退和熄灭都有影响。在起火的建筑物内，火由起火房间转移到其他房间再蔓延到毗邻建筑的过程，主要是靠可燃构件的直接燃烧、热传导、热辐射和热对流的方式实现的。
1.热传导
热传导是指物体一端受热，通过物体的分子热运动，把热量从温度较高一端传递到温度较低一端的过程。热传导是固体物质被部分加热时内部的传热形式，是起火的一个重要因素，也是火灾蔓延的重要因素之一。通过金属壁面或沿着金属管道、金属梁传导的热量能够引起与受热金属接触的可燃物起火。通过金属紧固物，如钉子、铁板或螺栓传导的热量能够导致火灾蔓延或使结构构件失效。传热速率与温差以及材料的物理性质有关。温差越大，导热方向的距离越近，传导的热量就越多。火灾现场燃烧区温度越高，传导出的热量就越多。
在起火房间燃烧产生的热量，通过热传导的方式蔓延扩大的火灾，有两个比较明显的特点：一是热量必须经导热性能好的建筑构件或建筑设备，如金属构件、金属设备或薄壁隔墙等的传导，使火灾蔓延到相邻上下层房间；二是蔓延的距离较近，一般只能是相邻的建筑空间。可见，通过热传导蔓延扩大的火灾，其规模是有限的。
2.热辐射
热辐射是指物体以电磁波形式传递热能的现象。其有以下特点：一是热辐射不需要通过任何介质，不受气流、风速、风向的影响，通过真空也能进行热传播；二是固体、液体、气体都能把热以电磁波的形式辐射出去，也能吸收别的物体辐射出来的热能；三是当有两物体并存时，温度较高的物体将向温度较低的物体辐射热能，直至两物体温度渐趋平衡。
热辐射是起火房间内部燃烧蔓延的主要方式之一，同时也是相邻建筑之间火灾蔓延的主要方式。在火场上，起火建筑能将距离较近的相邻建筑燃烧，这就是热辐射的作用，如图3-3-2所示。因此，建筑物之间保持一定的防火间距，主要是考虑预防着火建筑热辐射在一定时间内引燃相邻建筑而设置的间隔距离。
3.热对流
热对流是指流体各部分之间发生的相对位移，冷热流体相互掺混引起热量传递的现象，如图3-3-3所示。根据引起热对流的原因和流动介质不同，热对流分为以下几种：
（1）自然对流
自然对流中流体的运动是由自然力所引起的，也就是因流体各部分的密度不同而引起的。如高温设备附近空气受热膨胀向上流动及火灾中高温热烟的上升流动，而冷（新鲜）空气则向相反方向流动。
（2）强制对流
强制对流中流体微团的空间移动是由机械力引起的。如通过鼓风机、压缩机、泵等，使气体、液体产生强制对流。火灾发生时，若通风机械还在运行，就会成为火势蔓延的途径。使用防烟、排烟等强制对流设施，就能抑制烟气扩散和自然对流。地下建筑发生火灾，用强制对流改变风流或烟气流的方向，可有效地控制火势的发展，为最终扑灭火灾创造有利条件。
（3）气体对流
气体对流对火灾发展蔓延有极其重要的影响，燃烧引起了对流，对流助长了燃烧。燃烧越猛烈，它所引起的对流作用越强；对流作用越强，燃烧越猛烈。室内发生火灾时，气体对流的结果是在房间上部、顶棚下面形成一个热气层。由于热气体聚集在房间上部，如果顶棚或者屋顶是可燃结构，就有可能起火燃烧；如果屋顶是钢结构，就有可能在热烟气流的加热作用下强度逐渐减弱甚至垮塌。
热对流是建筑内火灾蔓延的一种主要方式，它可以使火灾区域内的高温燃烧产物与火灾区域外的冷空气发生强烈流动，将火焰、毒气或燃烧产生的有害产物传播到较远处，造成火势扩大。室内火灾初期热气体从起火点向房间上部和建筑物各处流动，这时对流传热起着主要作用。随着房间温度上升达到轰燃，对流将继续，但是辐射作用迅速增大，成为主要传热方式。建筑物发生轰燃后，火灾可能从起火房间烧毁门窗，门窗破坏，形成了良好的通风条件，使燃烧更加剧烈，升温更快，此时，房间内外的压差更大，因而流入走廊、喷出窗外的烟火喷流速度更快，数量更多。烟火进入走廊后，在更大范围内进行热对流，除了在水平方向对流蔓延外，在竖井也是以热对流方式蔓延的。因此，为了防止火势通过热对流发展蔓延，在火场中应设法控制通风口，冷却热气流或把热气流导向没有可燃物或火灾危险较小的方向。
三、建筑火灾的蔓延途径
建筑物内某一房间发生火灾，当发展到轰燃之后，火势猛烈，就会突破该房间的限制向其他空间蔓延。建筑火灾的蔓延途径包括水平方向和竖直方向。
1.火灾在水平方向的蔓延途径
建筑火灾沿水平方向蔓延的途径主要包括：
（1）通过内墙门蔓延
建筑物内发生火灾，开始时燃烧的房间往往只有一个，而火灾最后蔓延至整个建筑物，其原因大多数是内墙的门没能把火挡住，火烧穿内墙门，窜到走廊，再通过相邻房间开敞的门进入邻间。如果相邻房间的门关得很严，走廊内没有可燃物，火灾蔓延的速度就会大大减慢。内墙门多数为木板门和胶合板门，是房间外壳阻火的薄弱环节，是火灾突破外壳到其他房间的重要途径。因此，内墙门的防火问题非常重要。
（2）通过隔墙蔓延
当房间隔墙采用木板等可燃材料制作时，火就很容易穿过木板缝，窜到隔墙的另一面；当隔墙为板条抹灰墙时，一旦受热，内部首先自燃，直到背火面的抹灰层破裂，火才能够蔓延过去；当隔墙为非燃烧体制作但耐火性能较差时，在火灾高温作用下易被烧坏，失去隔火作用，使火灾蔓延到相邻房间或区域。
（3）通过吊顶蔓延
有不少装设吊顶的建筑，房间与房间、房间与走廊之间的分隔墙只到吊顶底部，吊顶上部仍为连通空间，一旦起火极易在吊顶内部空间蔓延，且难以及时发现，导致灾情扩大。如果没有装设吊顶，隔墙如不砌到结构底部，留有孔洞或连通空间，也会成为火灾蔓延和烟气扩散的途径。
2.火灾在竖直方向的蔓延途径
建筑火灾沿竖直方向蔓延的途径主要包括：
（1）通过楼梯间蔓延
建筑的楼梯间，若未按防火要求进行分隔处理，则在火灾时犹如烟囱一般，烟火会很快由此向上蔓延。
（2）通过电梯井蔓延
若电梯间未设防烟前室及防火门分隔，发生火灾时则会抽拔烟火，导致火灾沿电梯井迅速向上蔓延。
（3）通过空调系统管道蔓延
建筑通风空调系统未按规定设防火阀，采用可燃材料风管或采用可燃材料做保温层等，都容易造成火灾蔓延。通风空调管道蔓延火灾一般有两种方式：一是通风管道本身起火并向连通的空间（房间、吊顶、内部、机房等）蔓延；二是通风管道把起火房间的烟火送到其他空间，在远离火场的其他空间再喷吐出来。因此，在通风管道穿通防火分区处，一定要设置具有自动关闭功能的防火阀门。
（4）通过其他竖井和孔洞蔓延
由于建筑功能的需要，建筑物内除设置楼梯间、电梯井、通风竖井外，还设有管道井、电缆井、排烟井等各种竖井，这些竖井和开口部位常贯穿整个建筑，若未进行周密完善的防火分隔和封堵，会使井道形成一座座竖向“烟囱”，一旦发生火灾，烟火就会通过竖井和孔洞迅速蔓延到建筑的其他楼层，引起立体燃烧。
（5）通过窗口向上层蔓延
在现代建筑中，当房间起火，室内温度升高达到℃左右时，窗玻璃就会膨胀、变形，受窗框的限制，玻璃会自行破碎，火焰窜出窗口，向外蔓延。从起火房间窗口喷出的烟气和火焰，往往会沿窗间墙及上层窗口向上窜越，烧毁上层窗户，引燃房间内的可燃物，使火灾蔓延到上部楼层。若建筑物采用带形窗，火灾房间喷出的火焰被吸附在建筑物表面，甚至会卷入上层窗户内部。这样逐层向上蔓延，会使整个建筑物起火。
由此可见，做好防火分隔，设置防火间距，对于阻止火势蔓延和保证人员安全，减少火灾损失，具有举足轻重的作用。