极限氧指数法测试沥青燃烧性能试验因素研究

摘要

随着沥青混凝土路面逐渐成为隧道内主要的路面结构形式，沥青的易燃性使得沥青阻燃性能的研究越来越受到专家学者的重视。如何准确合理评价沥青、阻燃沥青的燃烧性能显得至关重要。参照化工行业标准，极限氧指数法被普遍用于测试沥青的燃烧性能。因此，针对沥青的燃烧性能，研究极限氧指数法的试验因素对沥青燃烧性能测试结果的影响，对准确评价沥青燃烧性能具有非常重要的现实意义。
　　本文首先介绍了沥青燃烧性能、极限氧指数法、以及极限氧指数法对沥青燃烧性能测试应用的研究现状，并在此基础上，分析目前采用极限氧指数法测试沥青燃烧性能时还存在的问题。
　　其次，利用极限氧指数测试基质沥青、SBS改性沥青以及阻燃沥青的燃烧性能，研究分析胎基材料、混合气体流量(速)对沥青燃烧性能测试结果的影响。研究结果表明：(1)胎基材料对沥青燃烧性能的测试结果有一定的影响，且在棉布、玻璃棉、聚酯毡三种胎基材料中，对沥青吸附性好，在沥青燃烧性能测试过程中不易产生流淌、滴落现象的玻璃棉更适合用来测试沥青、阻燃沥青的燃烧性能。(2)按照ASTM D2863-77将混合气体流速控制在30~50 mm/s内时，混合气体流速对沥青燃烧性能测试结果影响很小，可以忽略不计。
　　再次，利用Fluent软件分别模拟氧浓度、沥青初始温度和混合气体流速对沥青燃烧的影响。数值模拟结果表明：(1)氧浓度越大，沥青燃烧时流场速度越大，温度越高，沥青的燃尽率、O2的消耗率以及CO2和H2O的生成率都越大，沥青的燃烧速率就越快；(2)沥青的燃烧势必发生在具有足够初始温度'0T的情况下。当
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　　T＜'0T时，沥青燃烧出现的概率很小，而当0T＞'0T时，初始温度对沥青燃烧的影响很小。因此推断出，当采用极限氧指数测试沥青的燃烧性能时，须合理控制点火时间，以期对沥青更准确测得沥青的燃烧性能；(3)当混合气体流速控制在30~50 mm/s时，混合气体流速对沥青燃烧性能影响较小。因此，通过数值模拟分析可得，当采用极限氧指数测试沥青燃烧性能时，可以按照ASTM D2863-77将混合气体流速可控制在30~50 mm/s。
　　最后，对研究成果做了总结，并对极限氧指数法测试沥青燃烧性能的进一步研究提出了建议。

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目录

1 绪 论

1.1 课题的背景和意义

1.2 课题研究现状

1.3 尚存在的问题

1.4 本文的研究方法、内容与方案

2 试验材料与试验方案

2.1 试验用原材料

2.2 试样制备与试验测试方案

3 沥青燃烧性能测试的试验因素分析

3.1 胎基材料对沥青燃烧性能测试的影响

3.2 混合气体流量对沥青燃烧性能测试的影响

3.3 本章小结

4 沥青燃烧性能测试数值模拟

4.1 物理模型

4.2 数学模型

4.3 数值求解

4.4 本章小结

5 数值模拟结果与分析

5.1 计算工况

5.2 燃烧模拟结果分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录