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FortheAcademicDe伊eeofMasterofScienceBYLIXiaO—dOngSuperVisedbyPrOfHUANGXiaO—

2、mingSchOolOfTransportationSoutheastUniVersityJAN2014摘要中文摘要近年我國交通基礎設施建設突飛猛進，公路隧道總長度已達世界第一，而公路隧道事故頻發(fā)，容易引發(fā)隧道火災，我國隧道常用的瀝青混凝土路面在隧道火災中具有較高的危險性，現(xiàn)有的研究鮮有對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、中尺度實驗研究瀝青及瀝青混合料燃燒的特性，最后通過隧道火災數(shù)

3、值模擬技術考察隧道火災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)實驗驗證由組分角度對瀝青燃燒性能進行研究的可行性，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)，以及燃燒產生的氣體產物。經分析，飽和分是瀝青中最易燃燒的成分，飽和分的含量對瀝青的點燃性能有至關重要的影響；瀝青的燃燒可分為3個階段，各個階段由不同組分燃燒疊加形成，本文通過對組分含量不同瀝

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

5、類型的隧道火災工況進行模擬，得到如下結論：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的火災規(guī)模條件下，路面溫度可達610℃、690℃、810℃，燃燒的路面范圍有較大差別；不同功率的火災，隧道內煙氣的溫度、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到600℃、680℃、1100℃；通風條件會導致路面、煙氣溫度場發(fā)生變化，3m／s的通風速度基本能保汪煙氣不