低溫環(huán)境下石膏制模效果的影響研究

張 原，唐 港

（遼寧警察學(xué)院 刑事技術(shù)系，遼寧 大連 116036）

立體足跡是刑事案件現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的痕跡之一，在穿鞋足跡的同一認(rèn)定、足跡追蹤和視頻追蹤等方面發(fā)揮著重要的作用。與普通路面立體足跡提取相比，冰雪路面立體足跡因其環(huán)境溫度低，容易造成石膏液冷凍、石膏模型質(zhì)脆、石膏液凝固過(guò)程中放熱造成冰雪融化破壞特征等問(wèn)題，成為痕跡提取中的一個(gè)難題?；鶎訉?shí)戰(zhàn)單位對(duì)冰雪路面立體足跡提取方法進(jìn)行了有效的探索：一是在普通路面提取基礎(chǔ)上加入固定劑阻斷石膏液與冰雪足跡的結(jié)合，防止足跡表面的冰雪融化；二是在調(diào)制石膏液時(shí)加入氨水、酒精等物質(zhì)降低石膏液的冰點(diǎn)；三是在石膏液中加入硫化物提高石膏模型的韌性[1-2]。但每種方法只解決了提取過(guò)程中的某一個(gè)問(wèn)題，而且操作過(guò)程繁瑣、操作時(shí)間長(zhǎng)，影響了現(xiàn)場(chǎng)勘查工作的效率。本文通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，尋找適用于低溫環(huán)境下調(diào)制石膏液的最佳溶液種類和濃度，可以為實(shí)戰(zhàn)工作中簡(jiǎn)化冰雪路面立體足跡提取流程提供參考，能有效提高現(xiàn)場(chǎng)勘查工作的效率。

一、實(shí)驗(yàn)部分

（一）實(shí)驗(yàn)材料

石膏粉、水、食鹽、無(wú)水乙醇、汽車防凍液。

90mL 帶蓋塑料盒、電子天平、量筒、溫度計(jì)、計(jì)時(shí)器、標(biāo)簽、冰箱。

（二）實(shí)驗(yàn)方法

1.配制溶液

根據(jù)需要分別配制質(zhì)量濃度為5%、10%、15%、20%、25%的食鹽水溶液；分別配制體積比為5%、10%、15%、20%、25%的酒精水溶液和汽車防凍液水溶液。

2.調(diào)制石膏液

將石膏粉分別與上述不同濃度的食鹽水溶液、酒精水溶液、防凍液水溶液按照質(zhì)量比為5:3 進(jìn)行混合，調(diào)制石膏液。

3.環(huán)境溫度的影響研究

分別取90mL 不同濃度的食鹽水溶液、酒精水溶液、防凍液水溶液以及其調(diào)制的石膏液，倒入塑料盒中，同時(shí)放入-14℃、-16℃、-18℃、-20℃、-22℃的冰箱冷凍室中（模擬低溫環(huán)境），觀察不同濃度的 3 種水溶液與其對(duì)應(yīng)石膏液的狀態(tài)變化，平行5 組實(shí)驗(yàn)，計(jì)算不同濃度溶液調(diào)制的石膏液的平均凝固時(shí)間。

4.石膏模型穩(wěn)定性的研究

將凝固成型的石膏模型進(jìn)行拍照固定，然后，放置在常溫、通風(fēng)、干燥的環(huán)境下進(jìn)行保存。3 個(gè)月后，觀察石膏模型的外觀形態(tài)并拍照固定，比較石膏模型放置3 個(gè)月前后的變化。

二、結(jié)果

（一）食鹽水溶液調(diào)制石膏液

將 5%、10%、15%、20%、25%的食鹽水溶液和其調(diào)制的石膏液分別放入-14℃、-16℃、-18℃、-20℃、-22℃的冰箱冷凍室中，觀察并比較不同濃度食鹽水溶液的結(jié)冰情況，計(jì)算其對(duì)應(yīng)石膏液的平均凝固時(shí)間（平行5 組實(shí)驗(yàn)），實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同溫度下，不同濃度食鹽水溶液結(jié)冰情況、其調(diào)制的石膏液凝固時(shí)間比較（單位：分鐘）

（二）酒精水溶液調(diào)制石膏液

將 5%、10%、15%、20%、25%的酒精水溶液和其調(diào)制的石膏液分別放入-14℃、-16℃、-18℃、-20℃、-22℃恒溫的冰箱冷凍室中，觀察并比較不同濃度酒精水溶液的結(jié)冰情況，計(jì)算其對(duì)應(yīng)石膏液的平均凝固時(shí)間（平行5 組實(shí)驗(yàn)），實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同溫度下，不同濃度酒精水溶液結(jié)冰情況、其調(diào)制的石膏液凝固時(shí)間比較（單位：分鐘）

（三）防凍液水溶液調(diào)制石膏液

將 5%、10%、15%、20%、25%的防凍液水溶液和其調(diào)制的石膏液分別放入-14℃、-16℃、-18℃、-20℃、-22℃恒溫的冰箱冷凍室中，觀察并比較不同濃度防凍液水溶液的結(jié)冰情況，計(jì)算其對(duì)應(yīng)石膏液的平均凝固時(shí)間（平行5 組實(shí)驗(yàn)），實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同溫度下，不同濃度防凍液水溶液結(jié)冰情況、其調(diào)制的石膏液凝固時(shí)間比較（單位：分鐘）

（四）石膏模型穩(wěn)定性的研究

將凝固成型的石膏模型拍照固定后，放置在通風(fēng)、干燥、避光的室溫環(huán)境下進(jìn)行保存，3 個(gè)月后觀查石膏模型的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如見(jiàn)表4。

表4 石膏模型放置3 個(gè)月前后效果比較

三、討 論

（一）食鹽水溶液調(diào)制石膏液

相同濃度食鹽水溶液調(diào)制的石膏液，溫度越低，凝固速度越慢。相同溫度條件下，鹽水濃度越高，石膏液凝固速度越慢。在-14℃至-22℃條件下，5%、10%、15%食鹽水溶液的結(jié)冰速度小于其對(duì)應(yīng)石膏液的凝固速度，且石膏液凝固時(shí)間小于20 分鐘，因此，可以作為低溫環(huán)境下調(diào)制石膏液的溶液；而 20%、25%的鹽水溶液結(jié)冰速度慢，但是其對(duì)應(yīng)石膏液的凝固時(shí)間均超過(guò)40 分鐘，故不宜作為低溫環(huán)境下調(diào)制石膏液的溶液。

（二）酒精水溶液調(diào)制石膏液

相同濃度酒精水溶液調(diào)制的石膏液，溫度越低，凝固速度越慢。相同溫度條件下，酒精濃度越高，石膏液凝固速度越慢。在-14℃至-22℃條件下，5%酒精水溶液結(jié)冰速度小于對(duì)應(yīng)石膏液的凝固速度，且石膏液的凝固時(shí)間小于20 分鐘，因此，可以作為低溫環(huán)境下調(diào)制石膏液的溶液；而10%、15%、20%、25%酒精水溶液結(jié)冰速度慢，但是其對(duì)應(yīng)石膏溶液的凝固時(shí)間均超過(guò) 40 分鐘，故不宜作為低溫環(huán)境下調(diào)制石膏液的溶液。

（三）防凍液水溶液調(diào)制石膏液

在-14℃至-22℃條件下，防凍液水溶液均未完全結(jié)冰，表明防凍液能有效降低溶液的冰點(diǎn)。但是，其調(diào)制的石膏液凝固時(shí)間均超過(guò)40 分鐘，故不宜作為低溫環(huán)境下調(diào)制石膏液的溶液。

（四）石膏模型穩(wěn)定性的研究

放置3 個(gè)月后，5%鹽水溶液、5%酒精水溶液調(diào)制石膏液灌制的模型，無(wú)晶體析出，未發(fā)生形變，觸摸手感堅(jiān)硬，無(wú)粉渣脫落現(xiàn)象；而10%、15%鹽水溶液調(diào)制石膏液灌制的模型，有大量晶體析出，體積皺縮，觸摸手感酥軟，有粉渣脫落。因此，5%鹽水溶液、5%酒精水溶液可以作為低溫環(huán)境下調(diào)制石膏液的溶液。

四、結(jié) 論

食鹽、酒精、汽車防凍液均可不同程度的降低水的冰點(diǎn)，但溶液的種類、濃度、環(huán)境溫度都是影響石膏液凝固時(shí)間的重要因素，通過(guò)對(duì)3 種溶液的結(jié)冰情況、其對(duì)應(yīng)石膏液凝固時(shí)間的比較，結(jié)合存放3 個(gè)月后石膏模型的變化，5%的食鹽水溶液和 5%的酒精溶液可用于低溫環(huán)境下，調(diào)制石膏液的溶液。在提取冰雪路面立體足跡時(shí)，應(yīng)采用冰塊降低石膏液的溫度，一是降低破壞足跡的風(fēng)險(xiǎn)，二是提高制模的效率。另外，鹽水溶液調(diào)制的石膏液在凝固過(guò)程中有明顯的放熱現(xiàn)象，是否影響提取鞋底花紋的質(zhì)量，以及采用何種染色方法增強(qiáng)模型鞋底花紋的反差，項(xiàng)目組將在后續(xù)的工作中開(kāi)展研究。