第二章 文獻回顧
第二節 高層建築物內部材料組成與火災溫度關係
高層建築物因內部空間大、可燃物多且使用型態複雜，如無良善建築公共 安全及消防安全管理，一旦起火，建築內部滅火設施及防火區劃功能的失效，
容易造成大面積火災，本節茲就建築物內部材料及物品（木材、混凝土、金屬、
塑膠、玻璃、塗料等 6 類）燃燒過程之強弱、物質變化及燒毀程度之影響，研 判當時火災現場可能之溫度與狀況。
一、高層建築物之定義
「高層建築物」之定義，綜觀世界各國的界定，通常以一般建築物高度或 總樓地板面積區分外，也有以消防隊救災之雲梯車所不能達到的範圍為區分標 準。下列為世界各國所謂「高層建築物」之定義：
1.美國：高度在 500 英呎（152.4 公尺）以上者。
2.日本：法規定義為高度超過 60 公尺者。
3.中國：建築規範規定係高度 100 公尺以上者。
4.國內：依建築技術規則建築設計施工編第 12 章第 227 條之規定，高層 建築物係指高度在 50 公尺或樓層在 16 層以上之建築物。
二、高層建築物火災特性
高層建築物發生火災時，不僅是在起火點的確認、火災擴展狀況的掌握、
以及需要救助者狀況的了解等的情報蒐集上，需要相當多的時間。消防活動如 消防隊的進入、滅火操作、以及人命救援等也極其困難。因此，在火災防護概 念上以自救為出發點，相關法令則強化了各種防火設施與設備的設置規制，而 在這些規制下，形成了高層建築物的火災特性。
另由於高層建築物內部空間及使用較一般建築為複雜，因此，高層建築物 在火害危險性上較一般建築為高，究其原因主要有下列四點：【6,7】
1.火勢蔓延快
員為確認起火點，向火場推進時間變緩，避難與救助所需時間變長，反應時間 增加。從國內火害發生實例可知，這類火災發生，火災蔓延、撲救、疏散更為 困難，容易造成更大的損失。
三、高層建築物火災與內部材料燒毀程度之影響【8】
1.木材類（板材、角材、圓材）
建築物內部裝修、物品及傢俱等多為木造，木材經熱徐徐加溫後，最初是 木質細胞間隙中之水分開始蒸發，其後逐漸開始乾燥，溫度達到 100℃時，供 給的熱全部用於水分的蒸發，此種現象持續至水分全部蒸發為止，待木材的水 分完全蒸發後，木材的溫度會持續再上昇，此時木材成分內所含之揮發性物質 亦同時蒸發。溫度上升至 160℃時木材產生熱分解氣體，變成燒焦之褐色（褐 化），此時若予引火，即可著火。溫度在 240℃〜270℃時，急劇分解可燃性氣 體，若有引火物，即會全面引燃，一般是以 260℃為木材的引火危險溫度。於 300℃〜350℃之間完全碳化。420℃〜470℃時可使木材自然發火。以上係木材 加熱進行碳化成灰之狀況，其過程之各種燃燒現象強弱依序為：變色→燒焦→
碳化→剝離→燒失。
(1).碳化（凹凸、溝痕幅度及深度）
木材碳化表面愈粗糙、凹凸愈明顯、龜裂溝痕愈深，燃燒愈強；碳化深度 與暴露火流時間未有線性關係而係與熱源大小成性線關係，碳化深度比較可以 研判出火流方向。一般木材碳化強弱的判斷要領如下：
A. 碳化面的凹凸狀況愈厲害，則表示燒得愈強烈。
B. 形成碳化花紋的溝痕幅度愈寬，則表示燒得愈厲害。
C. 形成碳化花紋的溝痕深度愈深，則表示燒得愈厲害。
(2).剝離（快速燃燒尚未碳化完畢之碳片濺跳）
木材在焚燒時，或爐灶中之木片燃燒時，會發出霹靂啪啦之爆裂聲並濺 跳，此種碳化之剝落狀態，稱為剝離。燃燒愈強烈，剝離之處所愈多愈深愈大，
其特徵有：
A. 每一個面積不大，剝離部份的表面粗糙呈鋸齒狀且遍布不一。
B. 剝離之處愈多、愈深、愈大表示燃燒愈強烈。
C. 射水剝離其表面較寬大、平坦、鮮豔、集中。
D. 裂紋之大小和形狀與火流燃燒之速度和密度並無多大相關，是和木材 本身材質與木紋生長方向不同而相關。
(3.)燒失
木材著火後，經過碳化、剝離的過程，然後達到燒失（灰化）的階段，火 災現場所見之木材有下列幾種之燒失情形：
A. 部分燒失
木材是各種物質中燒毀程度最易顯示比較燃燒強弱者，部分燒失是燒失之 程度中最輕微者，故最易推測火流之方向及受熱之強弱，部分燒失愈多，受熱 越強，愈接近起火點。其燃燒狀態可分為燒細、燒斷及燒穿等。
B. 大半燒失
木材燃燒經部分燒失過程後，燃燒繼續進行，則呈現大半燒失的現象，燒 失範圍多的方向，火勢較強，另經由殘留木材難燃之部分來推定原形之狀態，
進而判斷火流之方向及燃燒強弱。
C. 完全燒失
完全燒失乃顯示該處必然經過嚴重之燃燒導致燃燒前可燃物已完全燒失 而不復殘留之狀態，欲瞭解燃燒前建築物內部狀況，應詢問相關人員原有結 構、物質及形狀，再找尋其他間接證據作為起火狀態之研判依據。
2.混凝土類
混凝土為質地堅硬之不燃性物質，其塗敷層受熱之後因燃燒程度之不同，
由輕微而致嚴重將產生變色、龜裂、凸起、剝落及白粉化之現象。
(1).變色
火災時發生之媒屑附著在混凝土將使混凝土變為黑色，此煤屑隨著燃燒之 持續而燒失逐漸變為白色，亦即表示混凝土顏色愈白，該處燃燒愈強。
(2).龜裂
混凝土若持續燃燒，塗敷層將產生龜裂現象 (3).凸起
混凝土產生龜裂後，仍持續燃燒，塗敷層將產生凸起現象。
(4).剝落
凸起後再持續燃燒將成凸起部分剝落現象，凸起部分剝落面愈廣者，顯示 其燃燒愈強。
(5).白粉化
混凝土若持續長時間受高溫燃燒，將使其本身凝結力減低產生白粉化現 象，有此現象表示比較接近起火點。
3.金屬類
金屬原本係不燃性材料，但若受到熱仍會有變色、軟化、彎曲、熔化等變 化，而由各該受熱程度的差距，即表示其燃燒的強弱，勘查時得依變色程度、
彎曲狀況、甚至熔化情形，推斷受熱方向、延燒途徑及研判起火處所。
(1).變色
金屬類受到燃燒之後，首先呈現黑色煙渣附黏的現象(可能伴隨起泡現 象)。若繼續加熱，繼而煙渣量逐漸增加到某種程度時，繼續加熱煙渣則會逐 漸燒失。一般除電鍍類於受熱後，先變紅色再變青色，由顏色表示其溫度差外，
金屬類幾乎都是燃燒愈強烈，燃燒形態愈呈白色之傾向。而鐵製材料受熱愈 強，其氧化腐蝕速度亦愈快，隨時間經過，逐漸變成褐色。表 2-2 為鋼材於各 受熱階段溫度之變色狀況。
表 2-2 鋼材受熱之變色【9】
加熱溫度℃ 不銹鋼(SUS304) 冷軋鋼板
300℃ 一點薄褐色 薄褐色
400℃ 一點濃薄褐色 一點濃黃褐色
500℃ 薄紅紫色 薄紫色
600℃ 紅紫色 暗紫色
700℃ 濃紅紫色 近灰色之暗紫色
800℃ 紫色 黑紫色
900℃ 暗青色 灰色(氧化鐵色)
1000℃ 灰色(氧化鐵色) 灰色(氧化鐵色) (資料來源：內政部消防署，火災原因調查鑑店訓練班第十八期訓練教材)
(2).軟化、彎曲
金屬類受熱即會膨脹，當達到各該金屬之固有溫度時產生軟化。由於受到 膨脹、本身自重及荷重的影響，軟化的金屬即會形成彎曲，勘查時可由其軟化 彎曲變形程度，推斷燃燒之強弱，但彎曲之方向未必即是受熱之方向。因此研 判時只能以彎曲之程度，做為燃燒強弱之比較。
(3).熔化
金屬受熱軟化彎曲，當溫度達該金屬之熔化溫度時即開始熔化，其熔化程 度之差異，可顯示出燃燒之強弱及火流方向，但勘查時僅能以相同材質之物品 做比較。不同材質之金屬物品其熔化溫度不同，依熔化程度研判火流方向易產 生誤判應加以留意。下表 2-3 為一般常見金屬之熔化溫度【9】。
表 2-3 常見金屬之熔化溫度【9】
金屬種類 熔化溫度 金屬種類 熔化溫度
錫 232℃ 保險絲 220℃-320℃
鉛 327℃ 銀 960℃
鋅 420℃ 金 1063℃
鋁 660℃ 鐵 1530℃
黃銅 880℃ 不銹鋼 1520℃
青銅 922℃ 鎢 3400℃
銅 1083℃ 鎳 1455℃
另：玻璃熔化溫度為 500℃-600℃，溫度達 250℃-400℃即破裂。
一般筋水泥建築火災地板附近最高溫約為 800℃-1000℃。
木造房屋火災最高溫度約為 1100℃-1200℃。
短路發生之火花熱約為 2000℃-5000℃。
(資料來源：內政部消防署，火災原因調查鑑店訓練班第十八期訓練教材)
4.塑膠類（PVC）
塑膠類之燃燒一般為分解燃燒，其過程係經受熱軟化，進而熔化，而後碳 化燒失；燃燒性因組成不同而有相當之差異。
(1)軟化（123℃）
塑膠之軟化隨其種類而異，一般聚乙烯約 40℃－50℃即呈熱變形（遠較 其軟化點為低），123℃左右軟化，220℃左右熔化。
(2).熔化下滴（220℃）
軟化之塑膠再進一步加熱時，則逐漸熔化下滴。除非是裝有水或放置地板 附近較低位置或是火場邊緣之塑膠，否則多會被熔解或燒失。
(3).燒失（200℃－400℃）
塑膠一般均屬可燃物，通常其著火溫度甚低，溫度在 200℃－400℃之間 便產生熱分解。因成熔解狀態產生瓦斯，著火而燒失，由殘存部分及燒失程度
研判受熱之強弱。
5.玻璃類
一般玻璃使用於建築物內主要以玻璃門窗、簡易隔間及裝飾等，而玻璃依 其燃燒程度由輕微至嚴重可區分為破裂、碎裂及融凝。
(1).破裂
玻璃受熱會產生黏性變化，當玻璃受熱較小，但仍大於膨脹係數造成異常 膨脹，形成表面成貝殼狀破裂，而裂片呈片狀且稜角尖銳（250℃－400℃）。
(2).碎裂
因玻璃表面熱應力大於其抗張應力玻璃呈小碎片且雜有凝塊（550℃－600
℃）。
(3).熔凝
玻璃受熱大於其熔點 600℃，始溶解而落於窗框或地面。
6.塗料類
一般塗料受熱依其程度可區分為變色、發泡及燒失等。
(1).變色
塗料變色的差距仍然是燃燒強弱的表示，不過塗料的顏色特別多，需先行 確認原有顏色，否則難以判斷燃燒型態的強弱。
(2).發泡
塗料發熱後可能產生發泡狀態（並非每種塗料都有起泡現象），可依位置、
大小及數量研判燃燒強弱。
(3).燒失
塗料於物體表面長呈薄層狀態，較容易燒失，因此可依剩餘部分來辨別燃 燒之強弱。
四、建築物結構的防火時效 650℃時，其降伏強度將減少 20%~25%，於 725℃時，鋼材完全軟化，持續的 高溫會造成 SC 結構崩解，故需於鋼材表面施作防火保護。且鋼材怕鏽，一產