燃焼の痕跡と兆候について

兆候

火災調査の主な目的は、火災の発生源と火の広がり方を見つけることです。これは、火災によって残された兆候や痕跡を認識し、特定し、分析することで達成されます。しかし、多くの変数が存在するため、燃焼から派生するすべての兆候を網羅することは事実上不可能です。調査官の経験、知識、直感が正しい結果を得るために決定的な役割を果たします。

火災調査では、基本的に熱の伝達特性（伝導、対流、放射）に基づいて結果として生じる痕跡や兆候を識別します。そして、炎、熱、煙の動きの性質を理解する必要があります。火災の兆候や痕跡は、火災後に見られる目に見える、または測定可能な物理的な影響です。

具体的な兆候としては以下のものがあります：

• 炭化：物質が燃え尽き、炭になる現象です。
• 酸化：酸素と反応して物質が変色する現象です。
• 燃料の消費：燃料が燃え尽きることです。
• 煙と煤：燃焼によって発生する微粒子が堆積することです。
• 溶融：高温によって材料が溶けることです。
• 色の変化：熱や煙によって物質の色が変わることです。
• 構造の変化：熱や燃焼によって物質の物理的性質が変わることです。

これらの兆候を総合的に分析することで、火災の原因や発生源、広がり方を特定する手がかりとなります。

境界線または区画

境界線または区画は、火の熱や煙が異なる材料に与えた影響に応じて、影響を受けた区域と影響を受けなかった区域、または影響が少ない区域を区別する境界です。火災の痕跡の特性は、さまざまな変数の組み合わせに依存します。具体的には以下の要素が影響を与えます：

• 材料の特性
• 火災によって放出された熱量
• 消火活動とそのメカニズム
• 熱源の温度
• 換気の状況
• 材料に熱が作用した時間の長さ

例えば、低温源が長時間作用した場合と高温源が短時間作用した場合、材料は同じ熱曝露痕跡を示すことがあります。この概念を常に念頭に置きながら火災の痕跡を分析することが重要です。

表面の観察

同じ熱源が凹凸のある表面では平滑な表面に比べて大きな損傷を引き起こします。これは、不規則な表面で発生する熱ガスの乱流によるものです。さらに、異なるコーティングは燃焼中の熱量を増減させる可能性があります。可燃性の表面は、熱分解が始まると暗くなり、焦げ付き、燃焼し、さまざまな炭化段階を経て完全に消費されることがあります。一方で、不可燃性の表面（鉱物や金属）は変色、酸化、物理的歪み、極端な場合には溶融が発生します。

水平面への延焼について

火災による水平面（床や天井）への延焼は、上からまたは下からの熱や火の影響によって引き起こされることがあります。以下に、その原因と判断方法を説明します。

原因

水平面への延焼は、次の要因によって発生することがあります：

1. 放射熱：高温の物体から放出される熱が水平面に影響を与えます。
2. 炎への直接曝露：炎が直接床や天井に触れることで発生します。
3. 局所的な火種：特定の場所で発生した火が水平面に延焼します。換気の有無に関わらず影響を及ぼします。

通常、熱は上昇するため、下方への延焼はあまり一般的ではありません。しかし、以下の場合には下方への延焼が発生することがあります：

• 火災に完全に影響を受けた部屋では、熱ガスが小さな開口部を通って浸透することがあります。
• 家具、ポリウレタン製マットレス、ソファなどの下で強力な燃焼が発生した場合。
• 沈下した床や天井の下で炎や火種が発生した場合。

被害者からの情報源

火災調査員は、すべての被害者の位置と状態を詳細に記録し、他の物体や被害者との関係を含めて詳しく文書化する必要があります。解剖報告書や医療履歴、火傷による損傷の特徴も、有効な仮説を立てるための手がかりとなります。

熱の強度の特徴的な痕跡

これらの痕跡は、火災調査員が可燃材料の特性と量、および火の拡がりの方向を判断するのに非常に有用な境界線を生み出します。表面が燃焼の熱によって分解することが一般的です。塗料の結合剤は炭化し、塗装面の色は暗くなります。壁紙や一般的な石膏ボードの紙表面は、加熱されると炭化します。ビニールやその他のプラスチック表面も同様に変色し、炭化します。

木材の炭化はもう一つの重要な例です。高温にさらされた木材は、ガス、水蒸気、および煙を含むさまざまな熱分解生成物を放出する化学的分解を経験します。固形残留物は一般的に炭素です。炭化した木材は収縮し、ひび割れ、膨張します。炭化の深さについて、調査員が通常使用する経験則として、松材の場合、炭化の深さ25mmごとに約45分の火災曝露を示します。実際の炭化速度は非常に変動しますが、概算値として以下が引用されます。

• 400℃では1cm/時間。
• 1100℃では25cm/時間。

この広範な値の範囲は、木材の種類、湿度の程度、木目の方向、熱ガスの速度、換気の程度と特徴などの要因を考慮すると説明がつきます。乾燥した木材の炭化速度と燃焼速度は、一般に信じられているのとは反対に、材料の年齢とは関係ありません。炭化区域の深さの分析は、火災の伝播機構を推定するために使用されます。等炭化線（同じ炭化深度の点を結んだ線）を示す図がよく使われます。

調査員は常に以下を考慮する必要があります。

• 熱源の数
• 同一材料に関する比較調査を行うこと
• 換気の特性を考慮すること（これが燃焼速度に直接影響を与えます）
• 炭化部位の比較には同じ技術と同じ工具を使用すること

実用的な推奨事項として以下が挙げられます。

• 炭化の深さを測るために鋭利な道具を使用しないことが望ましい（鋭利な道具は炭化していない部分にまで侵入する可能性があります）。細い丸い先端を持つプローブを使用することが推奨されます。
• 炭化の深さは膨らんだ部分の中央で測定し、凹んだ部分では測定しないこと
• ガス漏れの調査では、炭化が比較的深くなることがあります（ガス漏れが止まった後も燃焼が続くため）

この問題は非常に複雑であり、誤りが生じやすいです。例えば、以下のような非常に一般的な誤りがあります。
1) 炭化区域の外観、ひび割れだけで判断すること。例えば、黒いひび割れ（「ワニ皮」）を加速剤の存在証拠とすること。これらのひび割れの原因は多岐にわたります。
2) 炭化区域の表面の外観（黒色、光沢、色）を基に、炭化水素の使用を推定すること。これを裏付ける科学的証拠は存在しません。
3) 燃焼時間を推定する際、炭化部分の厚さのみに基づくこと。

剥離

剥離または剥がれは、高温と大量の熱にさらされることによってコンクリート、石造り、またはレンガの表面張力に対する抵抗力が崩壊する現象です。レンガ、コンクリート、または石造りが高温や大量の熱にさらされると、内部にさまざまな機械的力が生じます。これらの力の原因は以下の通りです。

• コンクリートが湿っている場合
• 鉄筋コンクリートとコンクリート自体の間の異なる膨張
• コンクリートと骨材（砂）の間の異なる膨張
• 細かい粒子を含む表面層と粗い粒子を含む内部層の間の異なる膨張
• 火にさらされた表面と分析対象の内部の間の異なる膨張

コンクリートや石造りの表面の剥離は、熱、氷、化学製品、または摩耗によって引き起こされる可能性があります。特に劣悪なコンクリートや表面において剥離が発生しやすいです。剥離は、さまざまなストライエーション（層状の線）と、表面の物質の失われた結果として生じる亀裂、破損、剥離、または穴の形成によって特徴付けられます。

コンクリート、石造り、またはレンガの剥離または熱破壊は、通常、何らかの加速剤（石油等）の燃焼によって引き起こされた異常に高い温度に関連しています。剥離には大量の熱や急速な温度上昇が必要ですが、加速剤によるものとは限りません。剥離の主なメカニズムは、表面の膨張や収縮であり、一方でコンクリートの残りの部分は異なる速度で膨張や収縮をします。

剥離した部分は周囲よりも色が薄く見えることがあります。この色の変化は、表面下の清潔な材料が露出することによって引き起こされる可能性があります。隣接する区域には煤の堆積も見られることがあります。コンクリートの剥離や熱破壊においては、火災時の荷重や応力も影響を与えます。これらの高い応力や大きな荷重が火の位置と関係ない場合、天井や梁の下部でのコンクリートの剥離は、必ずしも火の発生源を示すものではありません。

これまで述べたことは、火災調査においてこの概念が非常に重要であることを示していますが、調査員が重大な解釈ミスを犯さないように注意する必要もあります。具体的な例として、剥離や熱破壊が液体の加速剤の存在によってのみ引き起こされたと信じることです。実際には、原因は炎や固体、液体、気体の可燃物によって生じる高い放射熱量であることが一般的です。

火災消火のために使用される水のように、石造りの質量が急速に冷却されると剥離が起こることもあります。したがって、剥離の有無自体を液体加速剤の存在/不在の指標として考えるべきではありません。高濃度の液体が確認された場合でも、剥離の原因とは限らないことが確認されています。

酸化

酸化は燃焼に関連する主要な化学反応の一つであり、酸素と金属、石、土などのさまざまな物質が高温で結合し、火災の痕跡や線を形成します。酸化の影響は多数ありますが、以下が特に重要です。

• 色や質感の変化
• 高温での長時間の曝露による酸化の影響がより顕著になります

冷間で亜鉛メッキされた鋼を軽く加熱すると、亜鉛層の酸化により表面が白っぽくなり、つや消しになります。この酸化は亜鉛が鋼に提供する保護を失わせます。防護されていない鋼が濡れると、時間が経つと酸化します。これにより、酸化した鋼と酸化していない亜鉛メッキされた鋼の違いが確認できます。

火災で防護されていない鉄や鋼が酸化すると、表面は青灰色のつや消しのトーンを帯びます。酸化により厚い酸化層が形成され、これが剥がれることがあります。火災後に金属が湿ると、典型的な錆の斑点が現れることがあります。ステンレス鋼の表面では、軽度の酸化が色付きの境界を作り、重度の酸化が灰色のつや消しの色を引き起こすことがあります。銅は熱にさらされると、暗赤色または黒色の酸化物を形成します。

色自体は重要ではありませんが、酸化が線を形成することが重要です。酸化層の厚さは、火災の状況について多くを説明できます。加熱時間が長ければ長いほど、酸化は進行します。これらの色の変化は線を形成することがあります。

石や土は高温にさらされると色が変わり、黄色から赤色に変化することがよくあります。煤やすすも酸化します。パネルの石膏紙の暗い層、すすの堆積物、継続的に火の熱にさらされる塗装は酸化することがあります。

材料の融解

融解は、材料が熱によって引き起こされる物理的変化です。火災の痕跡や線を解釈する際、特に融解部分と固体部分の境界は重要です。各材料には特定の融解温度または温度範囲があります。以下に一般的な材料の融解温度を示します。

材料名	融解温度（℃）
スズ	232
鋼	1500
銅	1085
アルミニウム	660
鉛	327
炭素鋼	1516
ステンレス鋼	1427
アルミニウム合金	566-650
アルミニウム青銅	982
パラフィン	54
パラフィンワックス	49-75
クロム	1845
石英 (SiQ2)	1682-1700
鋳鉄 (白)	1050-1100
鋳鉄 (灰)	1350-1400
ブリキ	300-400
耐火煉瓦 (断熱材)	1638-1650
黄銅 (黄)	932
黄銅 (赤)	996
低品質黄銅	300-400
マグネシウム合金 (AS31B)	627
錫はんだ	135-177
ニッケル	1455
金	1063
銀	960
プラチナ	1773
耐火陶器	1550
ABS樹脂	88-125
アクリル樹脂	90-105
ポリ塩化ビニル (PVC)	75-105
ナイロン	176-265
ポリスチレン	120-160
ポリエチレン	122-135
ガラス	593-1427
亜鉛	375

この情報は火災調査において、現場で見つかる物質の状態から火災の性質や進行について多くのことを語ります。

火災中に低融点の金属が高融点の金属に溶け落ちる場合、その証拠をどのように解釈するかは経験の浅い調査員が混乱する可能性があるケースです。しばしば銅の合金が見られますが、鉄の合金が見られるのは長時間にわたる火災の場合に限られます。銅のケーブルや配管は合金の影響を受けることがよくあります。

熱が短時間であれば、低融点の金属の溶けた滴が表面に見えるだけです。熱が長時間続くと、その低融点金属が表面を「濡らし」、他の金属と混ざり始めます。アルミニウムはケーブルや配管の壁と混ざり、約10％のアルミニウムを含む黄色の合金を形成しますが、これは容易には溶けません。通常、アルミニウムは高濃度で混ざり、銀色の脆い合金を形成します。

銅の上にアルミニウムの滴がある場合、その表面は灰色で、銅とアルミニウムが分離する部分はより暗く見えることがあります。アルミニウムと合金化した銅は非常に脆くなります。例えば、アルミニウムの滴が落ちた箇所で銅線を曲げると、折れる可能性があります。合金の存在を疑い、特定するためには金属学的な分析が必要です。

結論として、高融点の金属が溶けた状態を見ても、それだけで火災に加速剤や異常な高温が存在したことを示すものではありません。各ケースは調査員が慎重に分析する必要があります。