專利名稱：一種阻燃瀝青混合料抑煙性能的評價方法
技術領域：
本發明屬于道路工程領域，涉及一種阻燃浙青混合料抑煙性能的評價方法。
背景技術：
隨著交通需求的擴大化，隧道及地下通道在道路建設中的比例也逐漸提高。水泥路面開放交通慢、行車舒適性差的缺點制約了它在公路隧道中的應用；而浙青路面憑借噪音低、抗滑性好、行車舒適等優點，成為目前路面鋪裝的發展趨勢。然而隧道是一個相對封閉的特殊結構，且浙青又是一種易燃物質，在交通事故發生下容易引起火災，由此產生的煙霧會彌漫整個隧道而無法快速消散，煙霧中含有少量的苯、萘、蒽、菲、吡啶、吖啶、咔唑及酚等揮發性物質，會給廣大人民群眾的生命財產造成嚴重損失。因此，研究隧道阻燃浙青混合料的抑煙性能，選擇抑煙性能較好的阻燃劑，具有非常重要意義。阻燃浙青混合料是將阻燃劑代替礦粉添加到浙青混合料中，使之具有良好的路用性能和阻燃性能，同時也應有很好的抑煙性能，這樣才能降低事故率，同時當事故發生后也不會造成重大損失。目前，國內外對阻燃浙青混合料的抑煙性能評價指標主要有浙青的煙霧量及煙霧濃度，具體評價方法有以下幾種
(1)采用苯為吸收液的紫外分光光度法，測定阻燃浙青產生的煙的質量，質量越大，抑煙性能越好。具體試驗方法如下
a)取適量浙青放入250mL三角燒瓶中，浸沒溫度計的下端，在電爐上加熱并控制浙青溫度，適當攪拌使浙青均勻受熱；
b)串聯兩支U型多孔玻板吸收管，每支加入約IOmL苯作為吸收液，連接在大氣采樣器上，以0. 5L/min的流量抽取三角燒瓶中熔化的浙青揮發物，至吸收管中的吸收液呈熒光黃色為止，記錄采樣的時間，得到采樣體積；
c)精確稱量蒸發皿的質量，將吸收管中的吸收液倒入蒸發皿，再加入少量的苯清洗吸收管，然后再倒入蒸發皿，將蒸發皿放入80°C的烘箱中烘至恒重，再次稱重，前后質量差即為苯溶液所吸收浙青煙的質量，此時蒸發皿中留下的黃色殘渣便是浙青煙。(2)采用電磁爐加熱。將裝有改性浙青的器皿放在可控制溫度的電磁爐上加熱，分析改性浙青加熱前后的質量變化。評價原理與(1)類同。(3)運用差示掃描量熱法(Differential Scanning Calorimeter，簡稱DSC)，可以分析改性浙青中聚集態組分的變化規律，通過分析改性浙青受熱質量損失，進而分析加入的抑煙劑是否對浙青產生了抑煙效果。評價原理與(1)、(2)類同。(4)煙密度法。定義為規定暴露面積的試件在規定容積的煙箱內燃燒產生的煙霧， 測定平行光束在煙霧中穿過單位光路長的透光率變化，再計算比光密度Ds，Ds越大，煙密度越大，抑煙性能越好。煙密度通常采用煙密度箱試驗儀進行，根據《建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗方法》(GB/T8627-2007)的煙箱容積V為300mmx300mm x790mm,試件的暴露面A為25mmx25mm，光路長L為300mm,燃氣丙烷壓力為276kPa。以上評價方法中的前三種測出阻燃浙青燃燒時產生的煙霧質量，第四種通過測量，計算出阻燃浙青混合料燃燒產生的煙霧密度，定量分析了阻燃浙青的抑煙效果，但是這幾種方法操作需要較為精密的試驗設備，且試驗成本昂貴。對于試驗條件有限的試驗室，進行抑煙性能評價試驗非常困難，而且前三種只能對阻燃浙青進行試驗，不能很好模擬路面浙青混合料燃燒。為了克服以上困難，本文發明“一種阻燃浙青混合料抑煙性能評價方法”。 一般來講，阻燃劑的抑煙效果越好，浙青混合料試件燃燒時生煙量越少，煙霧面積也越小。 因此，采用煙霧面積大小來對阻燃浙青混合料的抑煙性能具有良好可行性。

發明內容
本發明的目的在于提供一種阻燃浙青混合料抑煙性能評價方法，該方法既能定性的評價阻燃浙青混合料的抑煙效果，而且相較其他方法，有較好的可行性及便宜性。本發明提出的一種阻燃浙青混合料抑煙性能評價方法，具體步驟如下
(1).按照要求設計阻燃浙青混合料，采用《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》 (JTJ052-2000) T0703-1993輪碾法，制作標準尺寸300mmX 300mmX 50mm的阻燃浙青混合料車轍試件；
(2).將試件放置常溫養生1 后，脫模進行直接燃燒模擬試驗，試驗方法為將試件平行放置，在試件表面均勻澆灑IOml引燃劑并立即點燃，然后每隔Imin加入10ml，加入3次共計30ml。待30ml引燃劑加完后立即拍下試件燃燒狀態；
(3).對步驟( 中拍下的圖片進行處理使用Wiotoshop將獲得的煙霧圖像劃分為若干小網格，同時調節圖片亮度為95，對比度為55，觀察煙霧面積區域并用粗的黑色線條標記；然后將圖片亮度與對比度還原到初始狀態，亮度為0，對比度為0，觀察線條標記區域外的煙霧面積，用細的黑色線條標記；最終得到的粗的黑色線條煙霧區域即為深色區域，即煙霧濃度大，細的黑色線條煙霧區域為淺色區域，即煙霧濃度小；
(4).依據步驟(3)中處理后的圖片，數出圖像中車轍板正邊所占的方格數和煙霧圖像所包含煙霧的方格數，超過半格算一格，不滿半格舍去，再依據圖中的顏色標記對煙霧面積進行加權處理，深色區域表明煙霧濃度較大，取權重為1.0 ；淺色表明煙霧濃度較小，權重取0. 5 ；最后根據車轍板實際寬度大小300mm，按公式(1)計算出照片中反映實際的實際煙霧面積，通過煙霧面積大小來評價阻燃浙青混合料的抑煙效果。本發明中，步驟O)中所述引燃劑選用97#汽油。本發明中，步驟中車轍板正邊即為圖像中與照片橫邊平行且相距最近的板邊。本發明中，步驟(4)中計算公式(1)如下所示
S = (Ni*Ci + M2*Ci)*(LiIff 3tcIO^5⑴
式中，S 照片中實際煙霧面積大小，m2 ； N1 圖片中深色煙霧區域方格數； N2 圖片中淺色煙霧區域方格數； C1 圖片中深色煙霧區域權重系數1. 0 ； C2 圖片中淺色煙霧區域權重系數0. 5 ； L 車轍板邊長300mm ；N:車轍板正邊所占方格數；
使用本發明進行阻燃浙青混合料抑煙性能的評價，不僅操作簡單，可行性高，模擬效果好，而且數據重現性好，可以定性和定量測試阻燃浙青混合料燃燒煙霧面積，為阻燃浙青混合料的抑煙效果評價提供了一種切實可行的評價方法。


圖1為處理前后的車轍板試件燃燒圖像。其中(a)燃燒時的煙霧圖像，(b)處理后的煙霧圖像。圖像處理過程是將圖片用Photoshop打開，并顯示網格，網格間距為IOmm顯示4 格，然后調整亮度和對比度，觀察圖像煙霧區，并分別用粗黑線條和細黑線條標記圖像煙霧深色區域和淺色區域。
具體實施例方式以下通過實例對本發明做進一步詳細說明。1. SBS改性浙青的技術性能如表1所示。試驗結果顯示，本次試驗所用的SBS改性浙青技術指標完全符合規范要求。表1 SBS改性浙青的基本技術指標
指標針入度(rnn)5°C 延度(cm)軟化點rc)閃點rc)試驗結果50. 031. 580. 6285技術要求4CT60彡20彡60彡250
2.實例所用的阻燃劑為1500目的氫氧化鎂，阻燃劑劑量分別選擇4%、7%、10%、15%(占浙青用量比例)。氫氧化鎂阻燃劑的物理性質如表2所示。
表2氫氧化鎂阻燃劑的物理性質
阻燃劑化學符號性狀密度(g/cm3)熱分解溫度rc)氫氧化鎂MH白色粉末2. 3632CT420
3.本實例選用的混合料設計類型為SMA-13，油石比為6. 2%，設計級配如表3所示。
表3 SMA-13混合料設計級配
蹄孑L (mm)1613. 29. 54. 752. 361. 180. 60. 30. 150. 075設計級配(%)100. 092. 261. 329. 421. 818. 015. 813. 212. 010. 3
注4. 75^13. 2mm的石料為輝綠巖，其余為石灰巖。采用上述中的試驗材料按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》 (JTJ052-2000) T0703-1993輪碾法成型標準尺寸300mm X 300mm X 50mm阻燃浙青混合料車轍板試件；待養生試件結束后，脫模進行直接燃燒試驗，并拍下試件燃燒照片；再對拍下的煙霧圖像進行處理；最后通過分析計算出車轍試件燃燒煙霧面積，進而比較來進行抑煙性能評價。一般來講，阻燃劑的抑煙效果越好，浙青混合料試件燃燒時生煙量越少，煙霧面積也越小。基于此原理，對浙青混合料車轍板試件燃燒時煙霧圖像進行處理，獲得煙霧面積。圖1(a)為MH不同劑量車轍試件的煙霧圖像，煙霧面積的大小取決于煙霧量和煙霧濃度。煙霧顏色的深淺與混合料燃燒生成的煙霧濃度有直接關系。因此，首先將獲得的煙霧圖像劃分為若干小方格，數出煙霧圖像中包含煙霧的方格數和圖像中車轍板正邊所占的方格數，再依據圖中的煙霧色度對煙霧量面積進行加權處理；最后根據車轍板實際寬度大小300mm，按照公式(1)計算出照片中反映實際的實際煙霧面積。如，深色表明煙霧濃度較大， 取權重為1.0 (圖1(b)中的粗黑線條區域)；淺色表明煙霧濃度較小，權重取0.5 (圖1(b) 中的細黑線條區域)。圖1中車轍板正邊300mm在圖中占14方格，則每個方格實際邊長為21. 4mm，進而通過圖片中煙霧所占方格和煙霧色度計算得到煙霧面積。表4給出了使用MH阻燃劑時浙青混合料車轍試件煙霧面積計算結果。表4阻燃浙青混合料煙霧面積計算
權利要求
1.一種阻燃浙青混合料抑煙性能評價方法，其特征在于具體步驟如下(1)、設計阻燃浙青混合料，按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》 (JTJ052-2000)中T0703-1993輪碾法，制作標準尺寸300mmX 300mmX 50mm的阻燃浙青混合料車轍試件；O)、將步驟(ι)得到的試件常溫養生1 后，脫模進行直接燃燒模擬試驗，試驗方法為將試件平行放置，在試件表面均勻澆灑IOml引燃劑并立即點燃，然后每隔Imin加入 10ml，加入3次共計30ml ；待30ml引燃劑加完后立即拍下試件燃燒狀態；(3)、對步驟O)中拍下的圖片進行處理使用Photoshop將獲得的煙霧圖像劃分為若干小網格，同時調節圖片亮度為95，對比度為55，觀察煙霧面積區域并用粗的黑色線條標記；然后將圖片亮度與對比度還原到初始狀態，亮度為0，對比度為0，觀察線條標記區域外的煙霧面積，用細的黑色線條標記；最終得到的粗的黑色線條煙霧區域即為深色區域，即煙霧濃度大，細的黑色線條煙霧區域為淺色區域，即煙霧濃度小；G)、依據步驟(3)中處理后的圖片，數出圖像中車轍板正邊所占的方格數和煙霧圖像所包含煙霧的方格數，按超過半格算一格，不滿半格舍去，再依據圖中的顏色標記對煙霧面積進行加權處理，深色區域表明煙霧濃度較大，取權重為1.0 ；淺色表明煙霧濃度較小，權重取0.5 ；最后根據車轍板實際寬度大小300mm，按公式計算出照片中反映實際的實際煙霧面積，通過煙霧面積大小來評價阻燃浙青混合料的抑煙效果。
2.根據權利要求1所述的阻燃浙青混合料抑煙性能評價方法，其特征在于步驟(2) 中所述引燃劑選用97#汽油。
3.根據權利要求1所述的阻燃浙青混合料抑煙性能評價方法，其特征在于步驟(4) 中車轍板正邊即為圖像中與照片橫邊平行且相距最近的板邊。
4.根據權利要求1所述的阻燃浙青混合料抑煙性能評價方法，其特征在于步驟(4) 中所述計算公式如下S = (Mi =fcCi + Ν *C2) * (L / Nf O^式中，S 照片中實際煙霧面積大小，Hl2 ； N1 圖片中深色煙霧區域方格數； N2 圖片中淺色煙霧區域方格數； C1 圖片中深色煙霧區域權重系數1. 0 ； C2 圖片中淺色煙霧區域權重系數1. 0 ； L 車轍板邊長300mm ； N:車轍板正邊所占方格數。
全文摘要
本發明涉及一種阻燃瀝青混合料抑煙性能評價方法，屬于道路工程領域。具體步驟為按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTJ052-2000)中T0703-1993輪碾法制作標準尺寸300mm×300mm×50mm的阻燃瀝青混合料車轍試件；試件養生結束后，脫模進行直接燃燒模擬試驗，拍下試件燃燒煙霧照片；將拍下的燃燒圖像照片進行處理，劃分為若干小網格，并將燃燒煙霧在圖片中圈出；根據處理后的圖片，通過公式計算得出煙霧面積，再通過煙霧面積大小來評價阻燃瀝青混合料的抑煙性能。使用該方法進行阻燃瀝青混合料抑煙性能評價，不僅克服了試驗設備不足，成本昂貴及操作難度大等缺點，而且測試結果與阻燃瀝青混合料的抑煙性能相關性良好。
文檔編號G01N21/84GK102297863SQ20111012690
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月17日 優先權日2011年5月17日
發明者李立寒, 耿韓, 鄒小龍, 陳春羽 申請人:同濟大學