瀝青路面因抗滑性好、噪音低、行車舒適、施工周期短、維修養(yǎng)護(hù)便捷等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于隧道工程,但在隧道火災(zāi)下瀝青路面熱分解產(chǎn)生大量熱和有毒煙氣,給人員逃生和消防救援帶來(lái)極大困難。隧道火災(zāi)時(shí)瀝青及其各組分燃燒動(dòng)力學(xué)特性及揮發(fā)物動(dòng)態(tài)釋放過(guò)程的研究較少,所采用的復(fù)合阻燃劑對(duì)瀝青多階段燃燒行為缺乏高效協(xié)同抑制作用。鑒于此,本文模擬隧道火災(zāi)下瀝青路面溫度場(chǎng)變化的不確定性,研究了不同升溫速率下瀝青各組分燃燒溫度區(qū)間的梯度分布特征和揮發(fā)物的釋放規(guī)律,確定與各組分相匹配的環(huán)保型納米阻燃劑及最佳摻量,根據(jù)瀝青各組分含量提出復(fù)合納米阻燃劑復(fù)配方案,并研究了研發(fā)的復(fù)合阻燃劑對(duì)瀝青路面熱分解行為的協(xié)同阻燃抑煙機(jī)理,對(duì)提高隧道瀝青路面火災(zāi)安全性具有重要意義。首先,采用熱重-差示掃描量熱-質(zhì)譜-傅里葉紅外光譜技術(shù)分析了不同升溫速率下瀝青四組分燃燒溫度區(qū)間的梯度分布特征,研究了瀝青各組分的燃燒動(dòng)力學(xué)特性。結(jié)果表明,隨著升溫速率的提高,瀝青四組分的燃燒過(guò)程出現(xiàn)滯后現(xiàn)象,膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的燃燒受升溫速率的影響較小;采用Kissinger微分和FWO積分方法分別計(jì)算并相互校對(duì)了瀝青各組分燃燒動(dòng)力學(xué)參數(shù),飽和分和芳香分在第一燃燒階段... 

【文章來(lái)源】：南京林業(yè)大學(xué)江蘇省

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

013-2019年全國(guó)公路隧道總數(shù)及總里程

2釋放大量熱和有毒煙氣[11]。隧道的環(huán)境條件、半封閉結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)交通組織、人員逃生、消防救援都極為不利，容易引發(fā)重大安全事故和次生災(zāi)害[12]，如圖1-2。表1-1統(tǒng)計(jì)了2005-2019年期間國(guó)內(nèi)外發(fā)生的部分重大隧道火災(zāi)事故造成的人員傷亡情況。圖1-3公路隧道火災(zāi)危害示意圖Fig.1-3Schematicoffirehazardofroadtunnel表1-12005-2019國(guó)內(nèi)外重大公路隧道火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)表Tab.1-1Statisticaltablesoffireaccidentsinmajortunnelsathomeandabroadin2005-2019火災(zāi)時(shí)間國(guó)家隧道名稱傷亡人數(shù)2019中國(guó)浙江貓貍嶺隧道5人死亡、31人受傷2017中國(guó)秦嶺1號(hào)隧道36人死亡、13人受傷2016日本山陽(yáng)高速公路隧道2人死亡，68人受傷2014中國(guó)晉濟(jì)高速巖后隧道31人死亡，9人失蹤2011中國(guó)甘肅新七道梁隧道4人死亡2010中國(guó)無(wú)錫惠山隧道24人死亡，19人受傷2008中國(guó)廣東大寶山隧道2人死亡2007美國(guó)5號(hào)州際公路隧道3人死亡，10人受傷2006瑞士A13公路維馬拉隧道6人死亡，6人受傷2005法國(guó)-意大利T2公路扶雷瑞斯隧道2人死亡，20人受傷

延[13]。況且，瀝青在燃燒時(shí)不但會(huì)析出氫氣、一氧化碳、烷烴、苯等易燃?xì)怏w，促進(jìn)瀝青的熱解和燃燒，進(jìn)一步提高隧道火災(zāi)的危害性和破壞性[14]，如圖1-3，瀝青燃燒還會(huì)產(chǎn)生一氧化氮、二氧化硫等危害人類生命、健康安全的有毒揮發(fā)物[15]，導(dǎo)致相對(duì)封閉的隧道內(nèi)環(huán)境溫度高、煙氣濃度大、能見(jiàn)度低[16]，對(duì)被困人員生命安全造成了嚴(yán)重威脅，也為消防隊(duì)施救增加了難度。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，火災(zāi)中由于吸入煙塵和有毒氣體而造成的死亡率約占85%[17]。隧道火災(zāi)環(huán)境下瀝青熱分解產(chǎn)生大量熱和有毒煙氣嚴(yán)重制約了瀝青路面在隧道內(nèi)推廣應(yīng)用。圖1-2公路隧道火災(zāi)場(chǎng)景及其破壞現(xiàn)場(chǎng)Fig.1-2Highwaytunnelfireanditsdamagescenes為了抑制隧道火災(zāi)下瀝青的熱分解、燃燒，減少隧道火災(zāi)時(shí)瀝青路面危害性，需要采取高效的阻燃措施，盡量減少熱和有毒煙氣大量析出，提高隧道瀝青路面火災(zāi)安全性。然而，目前常把瀝青看作一個(gè)整體研究其熱分解、燃燒行為，很少深入到組分層次研究瀝青燃燒動(dòng)力學(xué)特性，瀝青路面用阻燃劑沒(méi)有基于瀝青各組分燃燒動(dòng)力學(xué)特性及各組分燃燒溫度區(qū)間梯度分布特征而提出復(fù)配方法，導(dǎo)致復(fù)合阻燃劑配方簡(jiǎn)單，協(xié)同阻燃抑煙效果差，難以滿足瀝青路面多階段、全過(guò)程協(xié)同阻燃抑煙需求，致使阻燃型瀝青路面在隧道火災(zāi)下仍會(huì)熱分解、燃燒，產(chǎn)生大量熱和有毒煙氣，不能滿足隧道瀝青路面高效協(xié)同阻燃抑煙要求，提出更科學(xué)的阻燃抑煙方法，提升隧道瀝青路面火災(zāi)安全性日益顯得迫切。鑒于此，本文模擬隧道火災(zāi)下瀝青路面溫度場(chǎng)變化的不確定性，研究了不同升溫速率下瀝青各組分燃燒溫度區(qū)間的梯度分布特征和揮發(fā)物的釋放規(guī)律，提出復(fù)合納米阻燃劑復(fù)配方案，研發(fā)具有高效協(xié)同阻燃效果的復(fù)合納米阻燃劑，提高瀝青路面多階段、全過(guò)程阻燃效果，賦予瀝青路面良好自熄性，并揭?

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