摘 要：通過熱重分析得到SBS 瀝青和阻燃瀝青，以及相應(yīng)膠漿的著火點為417～433 ℃，燃燒速率為3. 3 ×10-5～9.482×10 - 5kg/（m2.s）.進(jìn)行風(fēng)速為0～3m/s 通風(fēng)條件下隧道瀝青路面1/ 20 比尺模型燃燒試驗和瀝青試件的直接燃燒試驗，測得在通常火災(zāi)規(guī)模下瀝青路面燃燒深度不超過4 cm.采用考慮湍流效應(yīng)和輻射傳熱的擴散燃燒模型對不同規(guī)模火源和通風(fēng)條件下的長大隧道火災(zāi)過程進(jìn)行數(shù)值模擬，計算表明，低于10 MW的隧道火災(zāi)基本不會引起瀝青路面燃燒；對于20 、50 MW規(guī)模的隧道火災(zāi)，只要分別保持高于2 和4m/ s的通風(fēng)，瀝青路面基本不被引燃；瀝青路面燃燒對隧道火災(zāi)的影響有限，其熱釋放率一般不超過火災(zāi)規(guī)模的2. 3 %. 在以上研究的基礎(chǔ)上，提出了隧道瀝青路面防火結(jié)構(gòu)層組合技術(shù)建議和防火對策。
關(guān)鍵詞：隧道火災(zāi)；瀝青路面；防火；模型試驗；數(shù)值模擬；熱重分析。
為提高行車安全，公路隧道往往采用瀝青路面。由于瀝青具有可燃性，人們對隧道瀝青路面在火災(zāi)中的安全性一直存在爭議，迄今為止國內(nèi)外對此仍缺乏深入研究。本研究以浙江臺縉高速公路長7. 6km 的蒼嶺隧道為研究對象，針對公路長隧道瀝青路面的防火安全問題展開理論和試驗研究，分析和評價了公路長隧道瀝青路面的交通安全技術(shù)性能。
研究的主要內(nèi)容：
（1）采用熱分析技術(shù)進(jìn)行瀝青及其膠漿的燃燒熱重試驗，建立起瀝青及其膠漿的燃燒特性曲線，分析得到SBS 瀝青及其膠漿、阻燃瀝青及其膠漿的著火點分別為433 、432 、417 、424℃，燃燒速率分別為9. 482 ×10 - 5 、3. 3 ×10 - 5 、6. 64 ×10 - 5 、3. 38 ×10 - 5 kg/ （m2.s） ；
（2）建立了一套模擬隧道火災(zāi)環(huán)境下包括瀝青、瀝青膠漿、瀝青混合料、瀝青路面的室內(nèi)直接燃燒試驗和評價方法，通過直接燃燒試驗評價瀝青在火災(zāi)中燃燒的難易程度，并測得在通常火災(zāi)規(guī)模下瀝青路面燃燒深度不超過4 cm ；
（3）進(jìn)行了在風(fēng)速為0～3m/s通風(fēng)條件下的隧道瀝青路面1/ 20比尺模型的燃燒試驗，并研制開發(fā)了相應(yīng)的集成化試驗圖像、數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)，得到不同通風(fēng)條件下隧道火災(zāi)過程瀝青路面溫度場分布和變化規(guī)律；
（4）利用擴散燃燒模型、k2ε模型和P21 模型分別對燃燒、湍流流動和輻射傳熱過程加以描述，建立起了非絕熱的隧道火災(zāi)三維數(shù)學(xué)模型，通過對不同火災(zāi)規(guī)模、通風(fēng)條件下隧道火災(zāi)的模擬分析得到：低于10 MW 的隧道火災(zāi)基本不會引起瀝青路面燃燒，對于20 、50MW 規(guī)模的隧道火災(zāi)，保持2 、4 m/s 的通風(fēng)就基本能確保瀝青路面不被引燃，瀝青路面燃燒產(chǎn)生的釋熱率影響不到隧道火災(zāi)規(guī)模的2.3%；
（5）在上述研究基礎(chǔ)上，對公路長隧道瀝青路面防災(zāi)安全性進(jìn)行綜合評價，并提出瀝青路面防火結(jié)構(gòu)層組合技術(shù)建議和減災(zāi)對策。
研究成果具有創(chuàng)新點：
（1）首次系統(tǒng)研究公路長隧道瀝青路面火災(zāi)過程的安全性，揭示了長隧道瀝青路面火災(zāi)過程機理；
（2）結(jié)合計算流體動力學(xué)和熱重分析技術(shù)評價了瀝青路面燃燒對隧道火災(zāi)規(guī)模的影響；
（3）從化學(xué)動力學(xué)和熱力學(xué)角度出發(fā)，結(jié)合統(tǒng)計力學(xué)和概率論原理，利用網(wǎng)絡(luò)并行運算平臺技術(shù)，建立起隧道瀝青路面火災(zāi)過程的數(shù)值模擬分析方法。
該研究于2004年6月開始，2007年3月通過浙江省交通廳組織的專家鑒定，成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。該研究填補了國內(nèi)外公路長隧道瀝青路面的防火安全性領(lǐng)域的空白，為我國公路長隧道瀝青路面的安全使用提供重要依據(jù)和具體技術(shù)措施。
