内置传感器的沥青混合料变形协调及损伤行为研究

为揭示应变传感器与沥青混合料协同工作性能的演化规律,提高传感器实测数据的应用价值和环境适应性,基于数字图像关联技术和小梁直接拉伸试验,对内置传感器的沥青混合料试件开展多重受力模式下的应变响应研究,分析不同温度条件下传感器与沥青混合料的变形协调性能;并利用四点弯曲试验下的声发射信号和数字图像特征,揭示内置传感器的沥青混合料结构损伤演化规律。研究结果表明:内置应变传感器的沥青混合料变形协调特性与荷载类型、大小及响应时间紧密相关,传感器应变响应具有强烈的温度敏感性,在30~50℃的环境中,传感器应变响应的精准度会急剧衰减,其测量平均绝对误差Eˉa和相对误差Eˉr可分别增大3.49~11.79倍和2.01~2.91倍。利用声发射能量信号准确地刻画了传感器与沥青混合料协同受力下的4阶段损伤演化特征,反映出温度作用会改变结构损伤形式向非稳定开裂的态势发展;不同温度下声发射RA和AF的分布特征表明,内置应变传感器的沥青混合料结构破裂模式受温度影响显著,呈现为拉-剪混合、剪切破裂为主的破裂机制,且随温度不断增大,剪切破裂持续增强,剪切事件由55.7%增长至84.4%,增幅达1.52倍。研究成果对实现内置应变传感器与沥青路面协同工作性能的合理评判,推进传感器技术深度赋能传统沥青路面结构提供参考。

道路级配碎石正交异性及压实特性研究

为了研究级配碎石的正交特性及其压实效果,采用不同的击实方法和击实功对道路用级配碎石进行击实成型,研究击实方法和击实功对级配碎石正交异性的影响,并进行了压实仿真分析。结果表明,冲击击实成型的试件干密度略低于旋转压实;增加击实功会同时增大级配碎石的干密度和正交异性;击实方式和击实功共同影响级配碎石的正交异性程度:旋转压实在低击实功下成型的试件正交异性更显著,而冲击击实在高击实功下成型的试件正交异性更显著;确定了级配碎石层的最佳压实参数。成果可为级配碎石的材料性能研究及工程应用提供参考。

沥青路面结构粒料层非线性行为研究

针对粒料非线性特性,利用有限元方法对沥青路面粒料层的结构行为进行研究。选取3种含粒料层的典型沥青路面结构(柔性粒料基层、半刚性基层+粒料层、粒料层+半刚性层的复合基层),并考虑2种沥青面层模量E(1 000 MPa和10 000 MPa),基于Uzan三参数应力依赖模型编制材料子程序,分别选用平均值法、中点值法、美国力学经验法(MEPDG—2015)、中国公路沥青路面设计规范法(D50—2017)、美国推荐值法和中国推荐值法选取粒料层的当量模量进行线性粒料层结构计算。考察粒料层的非线性模量分布特征,比较并分析不同当量模量取值方法的结构力学响应。研究结果表明:不同路面结构的路表弯沉及其参数存在显著差异,用单一标准验收不同路面结构的路表弯沉存在不合理之处;路表弯沉形状系数Fi与路面结构层刚度一致性较好,可用于结构层模量或损坏状况的初步评价;粒料层非线性模量受结构组合的影响显著,复合基层结构中粒料层的模量最高,分布范围最广,变化梯度最大;不同路面结构的结构响应对粒料层模量选取方法的敏感性不同,柔性路面结构对粒料层模量选取方法的敏感性最强,半刚性基层结构对粒料层模量选取方法的敏感性最弱;大部分现有的线性当量模量选取方法有低估路面结构损坏的风险,有必要寻求一种综合考虑材料非线性特性和结构组合影响的当量模量选取方法。

道路再生骨料混凝土试验

通过再生骨料的室内试验,确定了再生骨料的工业化生产技术.通过道路再生混凝土配合比设计,确定了最优的配比及较合理的外加剂.试验结果表明,用低水胶比、高效减水剂、粉煤灰和硅灰作掺合料,控制再生骨料的最大粒径,可以制备出高流动性、高耐久性和高抗折强度的高性能路用再生混凝土.

玄武岩纤维与木质素纤维复合SMA路用性能试验研究

为进一步提高SMA(沥青玛蹄脂碎石)路面的耐久性和使用品质,在SMA沥青混合料中掺入不同比例复配的玄武岩纤维和木质素纤维,采用马歇尔试验方法确定不同复配比例下SMA的最佳油石比,通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温弯曲试验研究复合纤维SMA沥青混合料的路用性能。结果表明,与单一纤维SMA相比,复合纤维SMA的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性均有提升;木质素纤维和玄武岩纤维的复配比为1∶1时复合SMA的综合路用性能最佳。

老化CR/SBS复合改性沥青混合料弯曲疲劳特性试验研究

为了研究橡胶粉(CR)/SBS复合改性沥青混合料的耐久性,该文对比分析了老化前后CR/SBS复合改性沥青混合料的路用性能及不同弯曲模式下的疲劳特性。首先,基于响应曲面法进行试验设计,根据CR/SBS复合改性沥青针入度、软化点、延度试验结果确定了CR/SBS的最佳掺量。然后,通过短期老化、长期老化制备了不同老化程度的AC-13CR/SBS复合改性沥青混合料试件。最后,进行了不同老化程度CR/SBS复合改性沥青混合料高温、低温、水稳定性能及两点弯曲、半圆弯曲、四点弯曲疲劳性能测试。结果表明:CR/SBS复合改性沥青的最佳掺量为15%橡胶粉、3%SBS;CR/SBS复合改性沥青混合料路用性能对老化的敏感程度较低,抗老化性能显著;弯曲疲劳寿命:四点弯曲>半圆弯曲>两点弯曲,应力敏感程度:两点弯曲>四点弯曲>半圆弯曲,不同老化程度下得出的结论一致;疲劳方程参数对老化敏感程度:半圆弯曲>四点弯曲>两点弯曲。

区间内低有机负荷波动对好氧颗粒污泥的响应

在低有机负荷区间(1.2~3.6 kg/(m^(3)·d))内升降有机负荷率(OLRs),探究其对好氧颗粒污泥(AGS)的形成及污染物的去除影响。结果表明:连续提高OLRs,可促进颗粒污泥形成系统生物量增加;AGS形成过程,TP与TN去除效果逐步提高至98.75%与91.40%,且COD与-N去除率均高于95%。连续降低OLRs时,大颗粒污泥出现裂解,TP与TN去除率降低;碎片再颗粒化时,TP去除率有上升趋势,而TN去除率随OLRs降低而降低。微生物多样性检测结果表明:OLRs波动系统培养出的优势菌为Paracoccus、Meganema,而其他类菌属相对丰度缩小,反应器内的生态系统变得脆弱。

考虑温湿度作用的粒料基层沥青路面结构非线性力学行为

为了研究温湿度作用下道路结构非线性力学行为,基于长期性能观测构建粒料基层沥青路面的温湿度组合,建立综合考虑应力和湿度影响的粒料非线性回弹模量模型,考察2个沥青层厚度和2个荷载水平,利用有限元开展沥青路面粒料层和土基非线性结构力学行为分析,基于Miner’s损伤法则,计算基于沥青层底拉应变和土基顶部压应变的疲劳寿命。研究结果表明:采用考虑湿度调整的Uzan三参数模型能够较好地表征在役沥青路面粒料层和土基的非线性力学行为;非线性路面结构分析与现有线弹性路面结构计算相比,沥青层底拉应变和土基顶部压应变大小及其对温湿度变化的敏感程度均存在显著差异,结构寿命也相差较大,温湿度对道路结构力学行为的影响不容忽视;增加荷载和减小沥青面层厚度均会增加沥青路面结构响应、降低使用寿命,但是二者的影响机理不同;粒料应力硬化特性能在一定程度上缓解高应力水平下的沥青层底受拉。

粒料层当量模量求解新方法——以粒料基层沥青路面为例

为了给沥青路面合理设计提供参考,围绕粒料的非线性特性对粒料层当量模量展开研究。基于Uzan三参数模型编制材料子程序,并引入Cary&Zapata模型对粒料回弹模量进行湿度调整;利用有限元方法开展不同温湿度组合下的沥青路面非线性结构计算;自主开发迭代反演算法,提出基于关键结构响应(沥青层底最大拉应变等效)的粒料层当量模量求解新方法,并结合当前基于路表弯沉的结构层反算模量进行比较分析。结果表明:①由于粒料的非线性,路表弯沉等效并不意味着内部关键结构响应等效,采用基于路表弯沉的线弹性模量反算体系对具有明显非线性的粒料层模量进行求解,存在不合理性;②自主开发的基于关键结构响应等效的粒料层当量模量求解方法快速稳定,沥青面层底部最大拉应变的相对误差可控制在1%之内;③以层状弹性体系为理论基础的沥青路面设计方法忽略了粒料层的非线性,造成荷载传力路径与真实情况存在偏差,使得实际弯沉(非线性)大于计算弯沉(线弹性),从理论上论证了中国当前“柔性基层沥青路面弯沉验收难以通过”的现实困境;④基于关键结构响应的当量模量与当前基于路表弯沉的反算模量之间存在良好的相关性,提出了二者的转换模型Eeq=a*E^(b),后续将进一步探讨2种模量之间的协调与统一。研究可为完善沥青路面设计理论与粒料的推广应用提供参考。

磁性锆铁改性沸石吸附疏浚余水中磷酸盐的特性

采用共沉淀法制备了磁性锆铁改性沸石,在研究其对疏浚余水中磷酸盐吸附特性的基础上,采用X射线衍射仪(XRD)表征其结构,探讨吸附磷的特性。结果表明,Langmuir等温吸附模型、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型均可以较好地描述磁性锆铁改性沸石对疏浚余水中磷酸盐的吸附特征。当吸附剂投加量为18 mg/L、pH值为7时,疏浚余水中磷酸盐的饱和吸附量为11.4 mg/g(以磷计);当pH值为5~7时,磁性锆铁改性沸石对磷酸盐的吸附效果较好,偏碱性条件下吸附量明显下降;当水温在10~30℃时,对磷酸盐的吸附效果随温度的升高而增加;磁性锆铁改性沸石吸附水中磷酸盐的过程属于化学吸附。

黑臭水体淤泥耦合固体废弃物资源化研究——以高速公路服务区小微黑臭水体为例

随着我国高速公路网络的快速扩展,高速服务区的数量不断增加。高速服务区不仅为旅客提供休息和补给的场所,也扮演着物流运输中的重要节点。然而,高速服务区在其运营过程中产生了大量的生活污水和固体废弃物,尤其是服务区小微黑臭水体淤泥、厨余垃圾等。这些废弃物如果处理不当,易导致水体污染,形成服务区小微黑臭水体淤泥,进而影响生态环境和人们的健康。由于人员流动性大,服务区生活污水排放集中,服务区小微黑臭水体淤泥问题尤为突出。因此,如何有效处理产生的淤泥等固体废弃物,成为亟待解决的问题。本文总结了服务区小微黑臭水体淤泥好氧堆肥的原理与研究进展,重点分析了联合堆肥技术的可行性和优势,并提出了未来高速服务区淤泥等固体废弃物资源化处理的发展方向和研究重点,为解决服务区小微黑臭水体淤泥问题提供了科学依据和技术支持。

氮硫比对好氧颗粒污泥特性影响及其脱氮除硫效果

以絮状污泥作为接种污泥,通过改变进水氮硫比(N∶S)培养好氧颗粒污泥,考察其对污泥颗粒化的影响及反应器内COD、氮、磷浓度的变化,并利用微生物基因测序手段分析微生物群落结构的变化。结果表明,当N∶S为2∶1和4∶1时,污泥处于连续膨胀状态,无法形成颗粒,此时MLSS为1.104~3.647 g/L、SVI_(5)为137~416 mL/g、SV_(5)为40%~60%。当N∶S升至8∶1时,污泥流失得到控制,并在第72天时培养出成熟的好氧颗粒污泥,其粒径主要分布在0.4~0.8 mm,此时MLSS为3.27~5.17 g/L、SVI_(5)为36~67 mL/g、SV_(5)为12%~20%。污泥颗粒化后,对COD、NH_(4)^(+)-N、TN、TP的平均去除率分别达到95.51%、99.62%、61.30%、25.62%。而整个培养过程中,对硫化物的去除率可达到99%。对成熟颗粒污泥进行微生物群落多样性检测,结果表明,颗粒污泥中Paracoccus、Meganema、Azoarcus为优势菌属,隶属于变形菌门。