水温耦合作用下沥青混合料抗剪强度研究

为了明确沥青路面的高温抗变形能力,研究了浸水和高温耦合作用对沥青混合料抗剪强度的劣化作用,借助单轴贯入试验分析了浸水时长(0 h、2 h、5 h、10 h)和高温(40℃、50℃、60℃、70℃)对AC-13沥青混合料试件抗剪强度的影响。结果表明:沥青混合料的抗剪强度均随者浸水时长的增加而降低,浸水后沥青路面的抗变形能力有所下降;抗剪强度均随温度上升而逐渐减低,表现出很强的温度依赖性;在水温耦合作用下,沥青混合料的抗变形能力下降更加明显;SBS改性沥青制备的沥青混合料抗剪强度明显高于70号石油沥青。

基于表面自由能研究水温耦合作用对沥青黏结性能的影响

为研究水温耦合作用对沥青表面能及其与集料黏附性能的影响,采用静滴法测定3种测试液体与玄武岩以及高温水浴、冻融循环2种水温耦合条件作用前后SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性沥青和高黏沥青(HVA)的接触角,基于表面自由能理论,分析水温耦合前后不同沥青的表面能、黏聚功及其与集料的黏附功,同时通过大空隙沥青混合料浸水飞散试验验证不同沥青与集料的黏结性能。结果表明,水温耦合作用降低了沥青的表面能、黏聚功和沥青-集料界面的黏附功;相较于冻融循环,高温水浴的影响更大。高黏沥青抵抗水温耦合作用的性能要优于SBS改性沥青。大空隙沥青混合料肯塔堡飞散损失表征的不同沥青与集料的黏结性能试验结果与表面自由能计算结果一致,沥青的表面能可以很好地解释沥青混合料的抗松散能力。水温耦合作用下,沥青-集料界面的黏附功受沥青性质的影响显著,使用高黏沥青可显著提升黏附功,在水稳定性要求苛刻的地区推荐采用高黏沥青作为沥青混合料的胶结料。

水库坝址水量水温耦合计算

采用一维水量水温耦合模型模拟预测拟建梯级水库坝址水温分布规律。充分考虑了流量、流速、气温、辐射等影响因素。利用直门达站和岗拖站实测资料进行验证,计算结果与实测资料吻合较好。根据验证的模型对不同典型年的坝址水温预测,结果很好地反应了计算江段的水温随时间、空间的变化规律。研究成果能够为无实测资料的水库坝址进行各种分析计算提供很好的试验资料。

水温耦合作用下风化砂岩崩解和质量流失研究

随着公路建设向山岭重丘区的转移,如何就地取材,利用风化岩进行路基填筑,以弥补山区路基填料的不足,已成为亟待解决的问题。为确保风化砂岩填筑路基长期使用性能,提出水温耦合作用下风化砂岩崩解和质量流失的试验测定方法,并将材料的干湿循环崩解率和质量流失率与风化程度进行了相关性分析。

水库垂向水温数值模拟研究

以去学水电站为例,在充分考虑流量、流速、气温、辐射等影响因素基础上,采用一维垂向水量水温耦合模型模拟预测水库垂向水温分布规律。结果发现:下泄水温变化规律基本与水库自然水温变化规律相近;水库水温垂向分层年内变化显著,年际变化不明显,并具有明显的滞后效应。

控制条件下水肥耦合对黄泥田还田秸秆腐解及土壤碳转化的影响

【目的】研究秸秆还田后不同水温和肥剂管理措施下土壤碳素转化特征。【方法】以华中双季稻区低产水稻土黄泥田为供试材料,模拟早稻和晚稻秸秆还田的田间环境,在实验室控制条件下,开展了两种温度环境中(15℃、35℃)不同水分(40%和100%最大田间持水量,即40%WHC、100%WHC)、配施氮肥类型(尿素、猪粪即U、M)、以及促腐菌剂添加对秸秆腐解效果及其过程中土壤碳素转化影响的研究。对水稻秸秆腐解过程中土壤CO2释放量、以及土壤可溶性有机碳(DOC)和总有机碳(TOC)含量在105天培养周期内变化特征进行动态监测分析。【结果】两种温度环境中整个培养周期内,各处理的CO2释放速率和释放总量通常表现为100%WHC-M>100%WHC-U>40%WHC-M>40%WHC-U,即猪粪优于尿素的规律,而不论配施何种氮肥都存在100%WHC>40%WHC(P<0.01)的现象,同时40%WHC条件下辅施菌剂可显著提升CO2释放量;与此相反,两种温度环境下DOC含量都表现为40%WHC-M>40%WHC-U>100%WHC-M>100%WHC-U(后两者差异小),即40%WHC条件下DOC含量显著高于100%WHC(P<0.05),且配施猪粪处理优于配施尿素处理,但这两种氮肥处理间差异随培养时间延长而减小;以CO2-C释放量计算0 7 d、0 28 d、0 105 d内物料分解率,结果表明,35℃时100%WHC-U的处理中物料分解最快,15℃时40%WHC-M的处理中物料分解最慢。与之对应,105 d内TOC含量和净增量则在35℃时100%WHC-U的处理中最小(P<0.01),而在15℃时40%WHC-M的处理中最大(P<0.01);TOC的净增量和净损失量在相同温度条件下,尤其试验前期不同水分(P<0.01)、氮素(P<0.05)间均存在显著差异,且促腐菌剂添加普遍减小TOC含量;培养周期内所有处理的CO2释放速率与DOC含量间存在显著相关(P<0.05)。【结论】水分状况对碳素的转化存在极大影响,其次是氮肥类型,且氮肥的影响作用随秸秆还田时间的延长而减弱;高湿条件更利于促进秸秆腐解,但导致土壤DOC含量较低,TOC的固持量也较少,而配施猪粪则可促进土壤DOC含量的提升及TOC的固持;促腐菌剂添加可促进秸秆腐解,但由于40%WHC条件下显著激发了CO2的释放而不利于土壤固碳。因此在华中低产黄泥田双季轮作稻区,早稻还田时由于气温高周期短,建议保持100%WHC、辅施适量尿素、并配合添加秸秆腐解菌剂,侧重秸秆快腐;而晚稻还田时气温低周期长,建议保持40%WHC并辅施缓效猪粪,侧重土壤固碳。

基于分子动力学的ME改性沥青黏聚、黏附特性研究

我国南方地区夏天高温多雨,沥青路面易受到降雨、高温耦合作用,沥青黏聚、黏附性能削弱,路面水损加剧,针对此问题,采用分子动力学模拟并结合宏观拉拔试验,深入分析沥青内部黏聚和沥青-集料界面黏附作用机理,及水温耦合作用对沥青内部黏聚和沥青-集料界面黏附性能的影响。结果表明:基质沥青黏聚性能受水温耦合作用影响较小,受温度影响较大;基质沥青-集料黏附性能经水温耦合作用下降37%,受温度影响较小;当加入ME改性剂后,相较于基质沥青,ME改性沥青黏聚性能提升近5倍,与集料黏附性能提升103.9%,且ME改性沥青黏聚、黏附特性基本不受温度、水和水温耦合作用影响,可保持极高稳定性。

黄土高原水蚀风蚀交错带水分和密度对人工草地土壤呼吸的影响

为研究黄土高原水蚀风蚀交错带不同水分与密度处理的人工苜蓿和沙打旺草地土壤呼吸特征,分析了人工草地土壤呼吸对水分和密度的响应及其与环境因子的关系。结果表明:水分增加能够显著促进黄土高原水蚀风蚀交错带人工草地土壤呼吸速率(P<0.01),土壤呼吸对不同密度处理的响应特征因草地植被类型不同而异,土壤呼吸速率的季节变化对水分增加和密度响应不敏感。土壤水分是土壤呼吸的限制因子,土壤温度与土壤呼吸速率在6-7月份(旱季后期)相关性不明显,8月份后(雨季)相关性增强。土壤呼吸与表层土壤水分和温度有着显著的耦合关系,加水减弱了苜蓿草地土壤呼吸对水分和温度的依赖,而未改变沙打旺草地土壤呼吸对表层土壤水分和温度的依赖。

真空饱水衡量水对沥青混合料高温稳定性的影响

针对水影响沥青混合料高温稳定性的问题,通过真空饱水试验深入探究沥青混合料内黏聚力、内摩擦角和动稳定度随饱水率的变化规律,并对多功能改性沥青混合料、SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料进行对比研究.结果表明:水对SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料的动稳定度、内黏聚力和内摩擦角有较大影响,各参数随饱水率的增大而降低;多功能改性沥青混合料的动稳定度、内黏聚力和内摩擦角几乎不受饱水率变化的影响,表现出极强的抗水温耦合特性.