[發(fā)明專利]基于錐形量熱儀試驗的瀝青燃燒機理研究方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810963559.2
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN108982746A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許濤;王斯文;張韓帥;夏文靜
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明是一種基于錐形量熱儀試驗的瀝青燃燒機理的研究方法，屬于瀝青材料技術(shù)領(lǐng)域，解決目前其它燃燒試驗方法難以測得瀝青燃燒關(guān)鍵參數(shù)、不能較真實模擬不同火災(zāi)工況下瀝青的熱分解行為的問題。本發(fā)明首先制備瀝青試樣，用鋁箔包裹瀝青試樣底面和四周側(cè)面，并用不銹鋼網(wǎng)柵壓在試樣上面，避免試樣翹曲和膨脹；然后，在瀝青試樣底面墊礦棉纖維毯，模擬瀝青發(fā)生火災(zāi)時受熱工況及邊界條件；測試不同熱輻照功率下瀝青樣品點燃時間、熱釋放速率、有效燃燒熱、質(zhì)量損失速率、發(fā)煙量、煙氣毒性；最后，試樣燃燒結(jié)束后采集試驗數(shù)據(jù)，采用專用軟件進行數(shù)據(jù)處理，研究不同熱輻照功率下瀝青樣品試驗結(jié)果，揭示瀝青燃燒機理，為提高瀝青材料阻燃性能奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種基于錐形量熱儀試驗的瀝青燃燒機理研究方法，屬于瀝青材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

瀝青可燃性是隧道瀝青路面面臨的一個重大安全問題，隧道發(fā)生火災(zāi)時，溫度急劇上升，瀝青路面參與燃燒，產(chǎn)生大量熱和有毒煙氣，且隧道由于其位置的特殊性、空間狹長的局限性，給被困人員逃生及火災(zāi)救援帶來很大困難，導(dǎo)致重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。隧道瀝青路面的火災(zāi)安全性受到國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。

目前，國內(nèi)外對于瀝青材料燃燒的機理，尤其是有毒煙氣的釋放規(guī)律研究較少。巴西研究人員通過對幾種產(chǎn)瀝青的熱重(TG)-差示熱分析(DTA)-傅里葉變換紅外光譜(FTIR)試驗研究了瀝青的熱特性，并結(jié)合動力學分析各種瀝青樣品的活化能和熱穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)瀝青存在一個主要的熱解階段，大致從290-500℃質(zhì)量損失約80％，但該試驗在惰性氣體N2環(huán)境下進行其反應(yīng)氣氛與火災(zāi)真實環(huán)境相去甚遠，研究結(jié)果尚不足以揭示瀝青的燃燒機理。有學者采用TG-FTIR聯(lián)用分析技術(shù)研究了瀝青及其膠漿材料在空氣氣氛下的燃燒反應(yīng)過程，發(fā)現(xiàn)瀝青及其膠漿的燃燒過程歷經(jīng)3個不同的階段，并詳細分析了各反應(yīng)階段的氣態(tài)產(chǎn)物，以及氫氧化鎂阻燃劑對瀝青材料揮發(fā)組分釋放的影響。但上述研究成果均為低升溫速率≤10℃/min條件下的燃燒反應(yīng)試驗所得而實際火災(zāi)場景中升溫速率往往超過100℃/min。如隧道火災(zāi)一般在5min內(nèi)最高溫度即可達到1200℃左右，顯然已有研究的試驗條件與實際情況存在較大差異。因此，有必要進一步開展高升溫速率條件下瀝青材料的燃燒試驗研究。

傳統(tǒng)表征材料燃燒性能的小型實驗方法，例如極限氧指數(shù)(LOI)法、UL標準中水平燃燒法、垂直燃燒法與NBS煙箱法等，雖然成本低，實驗比較容易，但是實驗條件與實際火情相差比較大，實驗結(jié)果只能應(yīng)用于一定實驗條件下材料之間燃燒性能的對比研究，不能作為評價材料在真實火災(zāi)環(huán)境中燃燒行為的依據(jù)。雖然大型實物燃燒試驗?zāi)軌蚩陀^反映材料的火災(zāi)危險性，試驗結(jié)果真實，但是成本高，試驗比較復(fù)雜。因此，不能對所有材料進行大型實物燃燒試驗。

錐形量熱儀試驗容易進行，試驗環(huán)境與實際火情極為相似，試驗結(jié)果與大型實物燃燒試驗結(jié)果之間存在非常好的相關(guān)性。但是，目前還沒有基于錐形量熱儀試驗研究瀝青燃燒機理的方法，難以深入揭示瀝青材料的燃燒機理，定量評價火災(zāi)過程中瀝青材料的安全性以及為合理選擇阻燃劑等提供了理論參考依據(jù)。鑒于此，本發(fā)明提供一種基于錐形量熱儀試驗的瀝青燃燒機理研究方法，更真實模擬火災(zāi)環(huán)境下瀝青燃燒行為，揭示瀝青的燃燒機理。

發(fā)明內(nèi)容

(1)技術(shù)問題

本發(fā)明目的是提供基于錐形量熱儀試驗的瀝青燃燒機理的研究方法，解決目前常用燃燒試驗方法難以測得瀝青點燃時間、熱釋放速率、質(zhì)量損失速率、煙生成速率、有效燃燒熱、揮發(fā)物毒性等參數(shù)、不能較真實模擬不同火災(zāi)工況下瀝青的熱分解行為的問題，從而深入揭示瀝青材料的燃燒機理。

(2)技術(shù)方案