Brand nader verklaard

Wat is brandbrand

Brand is in het algemeen een ongewenste verbranding met vuur. Het is een oxidatiereactie waarbij voldoende warmte vrij komt om het proces in stand te houden. Daarom is het roesten van ijzer, wat ook een oxidatiereactie is, geen brand. Om een stof te laten branden moeten delen van die stof overgaan in gasvorm en mengen met lucht. Brand ontstaat als dat mengsel van gassen en zuurstof ontsteekt. Dit kan door een ontstekingsbron, maar ook door de spontane opwarming, bijvoorbeeld broei. Door de vrijkomende warmte gaan steeds meer stoffen over in gasvorm, waardoor de brand zich in stand houdt of uitbreidt. Soms zijn brandbare gassen en lucht zo goed gemengd dat de verbranding extreem snel verloopt: een explosie. Cruciaal bij het ontstaan en het ontwikkelen van brand is of de betrokken materialen snel en makkelijk brandbare gassen vormen. De zuurstof, in de lucht 18%, is vaak aanwezig, of wordt door de convectiestromen ten gevolge van de warmte-ontwikkeling als het ware aangezogen.

De ontwikkeling van een brand

Iedere brand begint klein: een beginbrandje dat bij wijze van spreken met een glas water te blussen is. Het gaat in deze fase bijvoorbeeld om een smeulende peuk in een prullenbak. In deze fase wordt de brand meestal nog niet ontdekt omdat er elders in het gebouw nog niets te merken is van rook. Na deze beginfase komt een brand in de groeifase en is de brand waarneembaar omdat bijvoorbeeld de prullenbak in brand staat. In deze fase wordt de brand meestal opgemerkt en wordt de brandweer gewaarschuwd. Tijdens deze groeifase stijgt de temperatuur in de ruimte tot ongeveer 300º C. Deze groeifase duurt ongeveer 10 minuten, afhankelijk van de omstandigheden en de vuurbelasting die aanwezig is. Na deze groeifase komt het moment van vlamoverslag (flash-over) en gaat de brand over in de brandfase waarbij de temperatuur explosief oploopt richting de 1100º C. Meer nauwkeurig kunnen bij een brand in het algemeen de volgende stadia worden onderscheiden:

  • Initiatiestadium;
  • Ontwikkelingsstadium;
  • Vlamoverslag of flash-over;
  • Volledig ontwikkelde brand;
  • Doofperiode;
  • Vlamterugslag of backdraft.

Initiatiestadium

In dit stadium vindt de ontsteking van het materiaal dat het eerste gaat branden plaats. Daaraan vooraf gaat nog de opwarming en thermische ontleding van dit materiaal. Wanneer een brand als smeulbrand begint, kan dit stadium uren in beslag nemen. Bij een gaslek kan de brand in een seconde ontstaan.

Ontwikkelstadium

In eerste instantie wordt de ontwikkeling van de brand alleen bepaald door de eigenschappen van de brandstof. Daarna begint ook de invloed van de ruimte een rol te spelen.

Vlamoverslag of flash-over

Vlamoverslag (vaak ook flash-over genoemd) is de overgang van een zich ontwikkelende brand naar een volledig ontwikkelde brand waar de meeste brandbare onderdelen in de ruimte aan deelnemen. Boven een temperatuur van 300°C wordt de warmtestraling vanuit de rooklaag zo intens dat de brandbare materialen, die nog niet bij de brand zijn betrokken, snel beginnen te ontleden. Als nu de temperatuur verder stijgt, komt een groot deel van het brandbare materiaal in de buurt van de zogenaamde zelfontstekingstemperatuur, waarbij dit zonder aanwezigheid van een ontstekingsbron kan ontbranden. Wanneer een onderdeel op deze wijze ontbrandt, levert dit zoveel extra warmte (straling) op dat ook de overige onderdelen in een steeds sneller verlopende kettingreactie ontsteken, met als gevolg dat de gehele ruimte in zeer korte tijd in brand staat. Afhankelijk van de soort brandbaar materiaal en de eigenschappen van de ruimte varieert de temperatuur waarbij vlamoverslag kan optreden van 300°C tot 650°C.

Volledig ontwikkelde brand

In dit stadium is de warmte-afgifte van de brand het grootst. Door de hoge temperatuur worden er vaak meer ontledingsproducten gevormd dan er met de aanwezige zuurstof kunnen worden verbrand. Als deontledingsproducten via gesprongen ruiten of andere openingen in de buitenlucht ontwijken, zullen ze daar met grote vlammen verbranden. We spreken dan van een uitslaande brand. Een brand wordt vaak kort na of tijdens de vlamoverslag uitslaand. De snelheid van de verbranding wordt nu vooral door de
toevoer van verse (verbrandings)lucht bepaald.

Doofperiode

De doofperiode begint wanneer de productie van ontledingsproducten minder wordt. Het brandbeeld zal in deze periode steeds meer worden bepaald door de resterende brandbare stoffen en de temperatuur in de ruimte.

Vlamterugslag of Backdraft

Wanneer een brand in het ontwikkelingsstadium een tekort aan verbrandingslucht heeft en met name wanneer de brand lange tijd heeft gesmeuld, zal er geen vlamoverslag optreden. Het ontledingsproces van de smeulende materialen zal echter wel doorgaan. Er komen gasvormige brandbare ontledingsproducten vrij, die door zuurstofgebrek niet kunnen verbranden. Dergelijke brandbare gassen kunnen zich ook in een andere ruimte, boven verlaagde plafonds, in holle ruimten van de constructies en zelfs in bouwelementen ophopen. Dit kan aanleiding zijn voor onverwachte explosieve uitbreiding van een brand. Het komt erop neer dat vlak bij de smeulbrand de zuurstof ontbreekt om de ontledingsproducten te ontsteken. Wanneer er vervolgens later in de brandruimte verse lucht kan toestromen, bijvoorbeeld door het openen van een deur, kunnen de ontledingsproducten explosief verbranden. Hetzelfde geldt als de brand later toch in de andere ruimte of boven het verlaagde plafond doordringt. Vooral voor de brandweer kan dit zeer gevaarlijke situaties opleveren. Dit verschijnsel wordt in de Verenigde Staten
backdraft (vlamterugslag) genoemd.

Bron: Rockwool brandveiligheid