[发明专利]消烟剂对沥青热分解产物释放过程抑制作用的评价方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于差示扫描量热法-质谱分析联用技术与热分析动力学理论公式计算相结合来准确评价消烟剂对沥青热分解产物释放过程抑制作用的评价方法，属于沥青材料的技术领域。

背景技术

随着我国城市建设迅猛发展，大型城市地下通道作为城市交通格局重要组成部分也得到同步发展，如南京玄武湖隧道、九华山隧道等。地下通道在多山、多湖城市建设中可用于克服地形与高程障碍，改善线形，缩短行车里程，提高行车速度，保护生态环境等。因此，大型地下通道在城市建设中得到广泛应用。近年来，大型地下通道向长大化方向发展，交通量增加，行驶速度提高，成为交通事故多发路段，由此引起的火灾事故率呈上升趋势，城市地下通道面临着严峻的火灾安全问题。随着人们对大型地下通道路面安全使用性能要求提高及阻燃、抑烟技术进步，沥青路面因其行车舒适、抗滑性能好、噪音小、建设周期短、维修方便等优点已成为城市地下通道的主要路面结构类型，如南京玄武湖隧道等。

但是，沥青是成份非常复杂的有机物，在隧道火灾环境下会热分解、燃烧，并释放出大量有毒热分解产物和热量，这严重阻碍地下通道人员疏散和城市交通，给被困人员逃生及火灾救援带来极大困难，造成大量人员伤亡。火灾事故统计分析结果表明，火灾的威胁不仅仅是烈火本身，火灾过程中产生大量的有毒热分解产物对生命、财产造成更大的危害。美国消防基金会的统计资料显示，火灾中85％的死亡是由于吸入毒性热分解产物造成的。大量热分解产物阻断了新鲜空气的供给，从而造成人们的窒息；浓烟挡住了视线，使处于热分解产物中的人迷失方向，造成恐慌，不能及时找到出口逃生；热分解产物中包含各种有毒物，甚至剧毒物。况且大型城市地下通道是管状半封闭的管状结构，在发生火灾时，供氧不足呈不完全燃烧，放出大量黑烟，或由于没有达到沥青着火温度，导致着火迟缓，发生阴燃，不完全燃烧的黑烟使有毒气体富集。因此，大型城市地下通道沥青路面抑烟性能的深入研究日益显得迫切，需要更加准确的评价消烟剂对沥青热分解产物释放过程的抑制方法。

为了抑制或减少沥青材料燃烧时释放的有毒热分解产物，添加消烟剂是有效方法之一。消烟剂是一种能够消除或者降低各种材料在燃烧过程中产生的烟雾和有害气体的化合物。根据消烟剂的作用，可将消烟剂分为填料吸附型和成炭反应型两大类。填料吸附型包括物理吸附和化学吸附，物理吸附是指利用粉体比表面积大的特点吸附分解或燃烧产物使其不扩散到空间形成烟雾。化学吸附是指与烟雾发生化学反应而使热分解产物不逸出到空气中。成炭反应型是指与分解或其燃烧产物发生化学反应，生成相对密度较大的不易成烟的物质，有的消烟剂则是改变聚合物的裂解方式，从而达到抑烟的目的。目前常用的消烟剂无机氢氧化物、硼酸锌、铁系化合物、锡化合物、钼系化合物等。其中，Mg(OH)₂、Al(OH)₃、LDHs等水合金属化合物的抑制作用主要发生在固体降解区外层，对固体降解区和预燃区的作用很小，这就使得可燃性物质的燃烧不受影响，故产生的烟雾也相对较少。同时，其外层的燃烧所释放的烟雾也会被这些化合物分解所释放的水汽稀释或吸收，故具有较好的抑烟作用。另外，某些钼类、铁类、锌类、锡类化合物的抑烟作用是通过Lewis酸机理的催化原理，使聚合物在燃烧时不能通过环化反应生成芳香族环状结构，而此环状结构化合物是烟的主要组成部分。

目前评价消烟剂对沥青材料抑烟作用的方法主要有生物效应试验、热分解产物成份分析试验、研究热分解产物物理运动规律的盐水模拟试验、为了建立相关标准的特殊材料毒性试验等。其中热分解产物成份分析的方法目前还比较少。ISOTR9122-3推荐的热分解产物成份分析方法，从应用情况来看实施起来很不方便。应用比较多的是分析一氧化碳、二氧化碳采用的非分光红外气体分析仪，分析氧气浓度采用的磁压式氧分析仪。利用它们可以得到时间-浓度曲线，但缺点是一台仪器只能分析一种成分，要分析这多种成份就需要多台仪器同时工作。

另外，有的热分解产物成份(如氰化氢、氯化氢、氟化氢、溴化氢、氮氧化物、丙烯醛等)分析则需要用其它的方法，以不同的固体吸收剂或液体吸收剂对热分解产物试样进行吸收，将其转换至溶液中，再通过离子色谱、比色或离子选择电极等分析方法确定溶液中的离子浓度，再推算热分解产物成分浓度。试验需要进行吸收率评估，制作标准样校准曲线，重复样试验和计算等多个步骤，周期长费工费时，且取样点数受限，不能得到时间-浓度曲线。