基于瀝青各組分熱解特性的隧道路面燃燒性能研究.pdf

1、AProbeintotheTunnelPavementCombustionPerf0rmanceBasedontheThermalDecompositionⅪneticsofAsphalt—，弋●』●U0mDOSlnonAThesisSubmittedtoSoutheastUniVers時(shí)FortheAcademicDe伊eeofMasterofScienceBYLIXiaO—dOngSuperVisedbyPrOfHUANGXiaO—

2、mingSchOolOfTransportationSoutheastUniVersityJAN2014摘要中文摘要近年我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)突飛猛進(jìn)，公路隧道總長度已達(dá)世界第一，而公路隧道事故頻發(fā)，容易引發(fā)隧道火災(zāi)，我國隧道常用的瀝青混凝土路面在隧道火災(zāi)中具有較高的危險(xiǎn)性，現(xiàn)有的研究鮮有對(duì)瀝青及瀝青混合料燃燒性能的深入研究。鑒于此，本文由瀝青組分燃燒特性的角度入手，通過微尺度、中尺度實(shí)驗(yàn)研究瀝青及瀝青混合料燃燒的特性，最后通過隧道火災(zāi)數(shù)

3、值模擬技術(shù)考察隧道火災(zāi)中路面溫度場和煙氣分布。本文首先通過3種瀝青的氧指數(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證由組分角度對(duì)瀝青燃燒性能進(jìn)行研究的可行性，然后使用我國規(guī)范的四組分分離方法，將瀝青進(jìn)行組分分離，分別使用TG系統(tǒng)、TG—MS系統(tǒng)的考察了瀝青及瀝青各組分的燃燒特性參數(shù)，以及燃燒產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物。經(jīng)分析，飽和分是瀝青中最易燃燒的成分，飽和分的含量對(duì)瀝青的點(diǎn)燃性能有至關(guān)重要的影響；瀝青的燃燒可分為3個(gè)階段，各個(gè)階段由不同組分燃燒疊加形成，本文通過對(duì)組分含量不同瀝

4、青熱重曲線的擬合，綜合考察了組分差異對(duì)瀝青燃燒性能的影響，采用Coats—Redefrn方法對(duì)瀝青及各組分的燃燒動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行求解，建立瀝青及各組分的分段燃燒動(dòng)力學(xué)模型，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。通過錐形量熱儀的瀝青混合料中尺度燃燒實(shí)驗(yàn)考察了老化(組分差異)、火災(zāi)規(guī)模、路面類型、油石比、改性劑添加比例對(duì)瀝青混合料燃燒性能的影響。將中尺度實(shí)驗(yàn)獲得的瀝青混合料燃燒熱釋放曲線作為隧道火災(zāi)模擬的基本參數(shù)，對(duì)不同火災(zāi)規(guī)模、不同通風(fēng)條件、不同路面

5、類型的隧道火災(zāi)工況進(jìn)行模擬，得到如下結(jié)論：水泥路面較瀝青路面有更好的防火性能，水泥路面的溫度要明顯低于瀝青路面，瀝青路面在10Mw、20Mw、50Mw的火災(zāi)規(guī)模條件下，路面溫度可達(dá)610℃、690℃、810℃，燃燒的路面范圍有較大差別；不同功率的火災(zāi)，隧道內(nèi)煙氣的溫度、濃度分布隨隧道縱向和橫向的分布有較大的差別，煙氣最高溫度分別達(dá)到600℃、680℃、1100℃；通風(fēng)條件會(huì)導(dǎo)致路面、煙氣溫度場發(fā)生變化，3m／s的通風(fēng)速度基本能保汪煙氣不