摘要
瀝青及瀝青混合料作為公路工程的重要材料，其燃燒性能直接關(guān)系著火災(zāi)，尤其是隧道火災(zāi)的危險性。本文介紹了瀝青及瀝青混合料的燃燒性能的試驗研究，對于隧道防火路面設(shè)計具有一定的參考意義。
內(nèi)容來源：
[1]紀(jì)倫,譚憶秋,陳正錦,等.瀝青燃燒特性的試驗研究[J].中外公路,2010,30(3):240-243.
[2]李曉東.瀝青路面燃燒性能研究[J].北方交通,2018,4:95-99.
瀝青材料是公路工程的重要材料之一。瀝青材料具有易燃缺陷，一旦引燃，會在短時間內(nèi)釋放出大量的熱、煙和毒氣，并快速蔓延，為逃生和救援帶來困難。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)中具有較高的危險性。在最著名的勃朗峰隧道火災(zāi)中，瀝青混凝土路面被嚴(yán)重破壞，造成嚴(yán)重?fù)p失；中國也發(fā)生過多起嚴(yán)重的隧道火災(zāi)。
隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，短時間內(nèi)，溫度就可以高達(dá)800℃以上，在高溫下瀝青會燃燒，釋放出大量的煙霧和有毒氣體。隧道火災(zāi)會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會危害。因此，不少學(xué)者開始對瀝青和瀝青混合料燃燒性能進(jìn)行深入研究。本文引述 “瀝青燃燒特性的試驗研究”[1]中對幾種瀝青材料及改性瀝青進(jìn)行了難燃性及燃燒特性的試驗分析，及“瀝青路面燃燒性能研究”[2]中對隧道瀝青路面常用的瀝青混合料的燃燒性能研究，希望能夠?qū)r青在火災(zāi)中的燃燒性能的研究起到參考作用。
瀝青材料難燃性分析
通過測試材料燃燒的條件，即測試材料在何種條件下燃燒，以評價其難燃性。
評價瀝青燃燒難易程度主要采用極限氧指數(shù)(Limit OxygenIndex，簡稱LOI)。LOI被很多國際組織和國家)作為評價材料燃燒難易程度的指標(biāo)。
LOI定義為：
在規(guī)定的條件下，試樣在N2和O2混合氣體中，維持平衡燃燒所需的最低氧氣濃度。由于空氣中的氧氣濃度一般為21％，一般認(rèn)為：
氧指數(shù)儀
氧指數(shù)儀
FTT的氧指數(shù)儀是目前可燃物測試中，諸多精密質(zhì)量控制測試中比較經(jīng)濟(jì)的一種，用于支持燃燒所需的最低氧氣量。
試驗對遼河90#、70#、中海油50#基質(zhì)瀝青進(jìn)行LOI試驗，試驗結(jié)果如圖1(a)所示。同時為比較改性劑劑量對極限氧指數(shù)的影響，采用不同的改性劑劑量對90#基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性，SBS劑量與LOI關(guān)系曲線如圖1(b)所示。
瀝青燃燒性能評價
評價材料對火災(zāi)的貢獻(xiàn)，如釋熱量，熱釋放速率，煙密度，發(fā)煙量以及毒性等。
測定材料的燃燒特性和評價其火災(zāi)危險性采用錐形量熱儀進(jìn)行試驗。錐形量熱儀試驗環(huán)境與實際火情極為相似，試驗結(jié)果與模型試驗結(jié)果具備較好的相關(guān)性。此試驗可以評價材料燃燒的放熱性，評價材料對燃燒空間溫度升高的貢獻(xiàn)，評價逃生和救助的條件和時間；測定發(fā)煙特性，以評價煙氣對于逃生和救援的影響以及對人員生命的威脅程度，保證逃生和救援條件的可見度。
錐形量熱儀法：
采用垂直向下的輻射熱源加熱試件，并引燃揮發(fā)出的可燃?xì)怏w，使得試件燃燒，測得放熱、發(fā)煙的有關(guān)指標(biāo)。此外還可通過裝置在煙道上的激光系統(tǒng)測定煙霧的減光性，來確定煙氣的比消光面積。因而，該方法可模擬火災(zāi)發(fā)生時材料的燃燒狀態(tài)，進(jìn)而分析其燃燒特性。試驗采用英國FTT公司的錐形量熱儀進(jìn)行。
iCone2+錐形量熱儀
iCone2+錐形量熱儀
FTT的iCone2+錐形量熱儀是自動錐形量熱儀。它根據(jù)FTT數(shù)十年的經(jīng)驗而設(shè)計的，符合標(biāo)準(zhǔn)，具有許多防火測試實驗室以前未曾見過的功能，結(jié)構(gòu)緊湊、準(zhǔn)確、可靠且容易保持。
一般情況下，當(dāng)火災(zāi)發(fā)展到轟燃時，高溫?zé)煔夂突鹧鎸ξ矬w的熱輻射通量在75kW／m2左右，因此，試驗選取的外加熱輻射通量等級一般為25、50、75kW／m2。
參照有關(guān)資料及阻燃木質(zhì)纖維板材的試驗條件，采用50kW輻射熱源，對基質(zhì)瀝青和2.36mm及以下的SMA-13級配中值10.0％油石比的混合料進(jìn)行了試驗，對比了阻燃木質(zhì)礦物纖維板的試驗結(jié)果。
瀝青混合料燃燒性能
在上述的試驗中，主要對及瀝青及SMA-13級配中值10.0％油石比的混合料進(jìn)行了對比研究。在文獻(xiàn)[2]中，通過錐形量熱儀的瀝青混合料中尺度燃燒實驗，具體的分析了火災(zāi)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。
試樣選擇了3種隧道瀝青路面常用的的AC-13( 油石比5.4%) 、SMA-13( 油石比6%) 、OGFC-13( 油石比4.5%)混合料。試驗設(shè)備同樣選擇了英國FTT的錐形量熱儀。
測試參數(shù)包括：
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點燃時間( Time to Ignitio，TTI)
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熱釋放速率( Heat Release Rate，HRR)
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總釋放熱( Total Heat Release，THR)
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煙生成速率( Smoke Produce Rate，SPR)
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總生煙量( Total Smoke Rate，TSR)
本文內(nèi)容摘自文獻(xiàn)：[1]紀(jì)倫,譚憶秋,陳正錦,等.瀝青燃燒特性的試驗研究[J].中外公路,2010,30(3):240-243.[2]李曉東.瀝青路面燃燒性能研究[J].北方交通,2018,4:95-99.更多詳細(xì)研究分析及內(nèi)容請參考文獻(xiàn)原文。
