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氧指数仪测试沥青燃烧性解读

时间:2017-06-21 来源: / 作者:

  众所周知,从隧道安全角度而言,沥青的阻燃性能至关重要。目前评价沥青燃烧性能的指标主要有闪点和燃点,这只是描述了沥青能够燃烧的条件,而不能说明沥青在已经着火燃烧的情况下持续燃烧的能力。在化工等领域通常采用氧指数来定量描述材料的持续燃烧性能,并已有相应的国际标准和国内标准。

  我国国标关于氧指数的测试标准主要集中于塑料、玻璃纤维、橡胶、纺织品以及绝缘液体等。国外相关标准有: 美国国家标准和日本工业标准。各标准在试件制备、试验条件以及试验数据处理等方面稍有差异,但采用的原理和基本方法一致。都是在一定氧氮浓度下点燃试样,观察燃烧现象,记录持续燃烧时间或试样燃烧量,再与规定值相比较,调整氧氮浓度得到试样的氧指数。

  试验仪器:

  试验仪器采用氧指数仪。燃烧所用气源为工业级气体,O2和N2含量浓度均≥ 99.5%,符合GB3863及GB3864标准要求。计时器用秒表,精度 0.2s。点火器材统一采用内径为2mm± 1mm的管子通以液化石油气。该液化石油气的技术要求符合GB11174— 89的要求。

  试验方法:

  ( 1)试验原理:氧指数是指在规定的条件下,试样在氧、氮混合气流中维持平衡燃烧所需的最低氧浓度,以氧气所占的体积百分数表示,表示为IO。

  ( 2)沥青燃烧临界氧气浓度测定。目前路用沥青闪点一般较高(远高于常温),在常温下,即使加大氧浓度,仍然难以点燃。在试验中对于参考标准的点燃方法做一定的调整: 将沥青试样加热到一定的温度后,再点燃并测试相应的氧气浓度及燃烧时间。从燃烧试验观察,对于沥青持续燃烧能力测试影响因素较多。本文主要从试样燃烧前温度、试样量和燃烧时总气流量3个方面进行比较。

  试样燃烧前加热温度:

  参考标准中通常规定试验温度为常温。由于沥青闪点远远大于此规定温度(中、轻交通道路沥青中最低闪点要求不小于180°C),所以在这样的温度条件下无法点燃沥青,将氧浓度调至60% ~80%都不能够燃烧。所以,必须将沥青加热到一定的温度再进行燃烧测试。

  沥青的比热容与它的稠度、温度有关。在0°C时,沥青的比热容为1.672×10- 6~1.7974×10- 6J/( kg·°C)。温度每升高1°C,沥青的比热容就增加1.672×10-6~2.058×10- 6J/( kg·°C)。在不同的温度条件下燃烧,由于沥青比热的差异,燃烧所需要以及产生和传递的热量就存在很大差异,相应持续燃烧的时间就不一致,必然造成氧指数测定值的不同。在其余条件相同的情况下,温度越高,沥青比热就越大,持续燃烧的时间就可能越长。所以将试样燃烧前的加热温度作为试验比较的第一个影响因素。将其他测试条件固定(包括试样量、氧气浓度以及总气流量等),在燃烧前将试样加热到不同的温度,测试其持续燃烧时间。

  试样量:

  试样量的不同决定了燃烧时吸(放)热量的不同,也可能影响沥青持续燃烧性能。为测试试样量对燃烧持续时间的影响,将试验燃烧前加热温度固定,总气流量以及氧气浓度固定,测试不同试样量与燃烧时间的相关关系。

  总气流量:

  在燃烧过程中,烟 (气)流的速度对热量的传递影响较大。气流速度快,可能导致热量传播方向产生逆流向,影响持续燃烧时间,同时热量传递速度增快,试样内部的热量不足以维持继续燃烧。因此,在固定试样量和加热温度后,采用相同或近似的氧气浓度,变化总的气流量,测试总气流量对燃烧时间的影响。

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