沥青燃烧全相态物质变迁规律及靶向型阻燃体系构建

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51808521
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    朱凯
  • 依托单位：
    中国计量大学
  • 学科分类：
    E0809.道路与轨道工程
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Asphalt concrete has been widely used in road tunnels. However, asphalt materials are flammable, the fire safety of asphalt has caused great concern. The complexity of asphalt compositions brings the difficulties in flame retardancy and smoke suppression. In this study, the key scientific problems including: the mechanism of gaseous products released in pyrolysis and composition transformation of condensed phase during combustion will be investigated from the sight of asphalt’s chemical structure. The all phase combustion characteristics of asphalt combustion will be investigated systematically by building the pyrolysis network model and dynamically analyzing the chemical structure of condensed phase. Targeting relationships between chemical structure and flame-retardant design will be established with the link of combustion characteristics of asphalt in both gas and condensed phase. A designable targeted asphalt flame-retardant system will be proposed to overcome the limitations of extensibility of traditional flame-retardant synergy. At last, the system will be optimized by the pavement performance analysis. The research can not only complete the understanding of combustion mechanism of asphalt binder, but also provide a scientific basis for guiding the quantitative design of flame retardant asphalt.
沥青作为隧道路面的重要铺装材料，由于具有易燃性，其火灾安全性备受关注。针对沥青组成复杂性带来的阻燃抑烟难题，本研究引入沥青化学结构分析视角，从热解气态产物释放机制与燃烧过程凝聚相演化特性两大关键科学问题出发，通过热解网络模型构建和凝聚相化学结构动态分析，系统获取沥青的全相态燃烧特性；并以气相和凝聚相的燃烧特性为纽带，构建起化学结构和阻燃设计间的靶向关系，从而突破传统阻燃复配协同外延性不明的局限，提出具有可设计性的靶向型沥青阻燃体系，并结合路用性能分析对该体系进行优化。研究不仅可完善对沥青燃烧机理的认识，也为指导沥青阻燃定量化设计奠定理论基础。

结项摘要

沥青作为隧道路面的重要铺装材料，具有易燃性，其火灾安全性备受关注。针对沥青组成复杂性带来的阻燃抑烟难题，本研究引入沥青化学结构分析视角，研究了不同升温速率和氧浓度下沥青燃烧的失重过程，得到了沥青燃烧过程中气态产物的析出规律，构建了反应动力学模型，并利用红外光谱仪对沥青热解燃烧过程中凝聚相残留物的官能团演变规律进行了分析。以气相和凝聚相的燃烧特性为纽带，研究了沥青化学结构和阻燃设计间的靶向关系，探讨了层状双金属氢氧化物LDHs的阻燃机理，构建了一套靶向型沥青阻燃体系，并分析了阻燃剂对路用性能的影响。研究主要结论如下：.（1）沥青燃烧主要包括有氧热解和重质组分燃烧两个阶段。有氧热解阶段，饱和分、芳香分和胶质热解对温度的敏感性逐渐降低，活化能逐渐增大。重质组分燃烧阶段相比胶质有氧热解，最大失重速率及红外光谱吸收峰强度随升温速率变化不大。芳香分和胶质在沥青燃烧失重的第一和第二阶段均占有最大的比重，抑制两者的燃烧对整个沥青燃烧过程控制与烟气释放的抑制都极为关键。.（2）当氧气浓度低于15%时，沥青燃烧各阶段的失重率开始降低，有氧热解阶段的失重比例增加。在有氧热解阶段，低氧浓度主要抑制脱氢反应，从而抑制大分子和沥青质等重组分的完全氧化和裂解，这种抑制作用会在碳化层中产生更多的脂肪族化合物；在重组分燃烧阶段，氧气浓度低会抑制有氧阶段生成的芳烃、酯和其他化合物的完全燃烧，更多的组分被转化为短链烷烃、烯醚、硫醚和脂肪族磺酸，并以残留物的形式存在。.（3）LDHs在低添量（2wt%）时，对沥青的阻燃作用主要通过层状阻隔抑制轻质组分挥发以及提升表面碳层的完整性、抗氧化性和致密性实现；高掺量（25wt%）时，阻燃机理则主要表现为稀释作用，对碳层致密性的提升作用下降。氢氧化铝和硼酸锌复配阻燃剂可以针对沥青燃烧气态产物的析出和凝聚相成碳靶点起到协同阻燃作用，在延迟沥青点燃时间，降低燃烧热释放速率和总发烟量方面均表现出了较好的效果。

项目成果

期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
升温速率对沥青燃烧和气态产物释放特性的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    浙江大学学报(工学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    朱凯;王云鹤;秦雪薇;黄亚东;王强;吴珂
  • 通讯作者：
    吴珂
Investigation on Smoke Suppression Mechanism of Hydrated Lime in Asphalt Combustion
熟石灰沥青燃烧抑烟机理研究
  • DOI：
    10.1155/2018/9585728
  • 发表时间：
    2018-09
  • 期刊：
    Journal of Chemistry
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Kai Zhu;Yunhe Wang;Qi Zhou;Daquan Tang;Lingzhu Gu;Ke Wu
  • 通讯作者：
    Ke Wu
ZnMgAl-CO_3-LDHs的沥青阻燃抑烟性能与机理分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    建筑材料学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    朱凯;唐大全;黄亚东;王强;吴珂
  • 通讯作者：
    吴珂
Effect of the oxygen concentration on the combustion of asphalt binder
氧气浓度对沥青结合料燃烧的影响
  • DOI：
    10.1016/j.jaap.2021.105370
  • 发表时间：
    2021-11-06
  • 期刊：
    JOURNAL OF ANALYTICAL AND APPLIED PYROLYSIS
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Zhu, Kai;Qin, Xuewei;Wu, Ke
  • 通讯作者：
    Wu, Ke
Study on temperature decay characteristics of fire smoke backflow layer in tunnels with wide-shallow cross-section
宽浅断面隧道火灾烟气回流层温度衰减特性研究
  • DOI：
    10.1016/j.tust.2021.103874
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    Tunnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhang Tianhang;Wang Ganyu;Hu Haihang;Huang Yadong;Zhu Kai;Wu Ke
  • 通讯作者：
    Wu Ke

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其他文献

980nm脉冲激光诱发听神经冲动
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    --
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    王健
鞍山地区东鞍山花岗岩年代学、地球化学特征及成因研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    朱凯;刘正宏
  • 通讯作者：
    刘正宏
等参三角形热夹杂的构造及位移场数值计算
  • DOI：
    10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.056
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    2023
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    龚诗雨;朱凯;陈楠;蒋志桢;刘宽宇;李璞;金晓清
  • 通讯作者：
    金晓清
FAST VLBI系统和观测研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2020
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    --
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    朱凯
内质网应激在急性肾损伤中的研究进展
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    --
  • 发表时间：
    2017
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘杰;朱凯;杨定平
  • 通讯作者：
    杨定平

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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