教學(xué)周
本網(wǎng)訊(工程建設(shè)學(xué)院)近期,我校工程建設(shè)學(xué)院雷斌教授團(tuán)隊(duì)在固廢利用技術(shù)及其環(huán)境效應(yīng)評價(jià)方面取得重要進(jìn)展。
雷斌教授團(tuán)隊(duì)對多次再生骨料混凝土(Multi-RAC)的三軸力學(xué)性能和環(huán)境影響進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明,Multi-RAC的三軸破壞模式與天然骨料混凝土相似。其次,通過方差分析和斯皮爾曼相關(guān)性檢驗(yàn)兩種數(shù)學(xué)分析方法共同證明,峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、彈性模量等自變量與橫向圍壓、再生次數(shù)等因變量存在顯著相關(guān)性。另外基于多元回歸混合模型,較好預(yù)測恒定圍壓和再生次數(shù)下的Multi-RAC的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變和彈性模量的回歸關(guān)系。隨后引入循環(huán)再生因子,借助改良的高級非線性彈塑性本構(gòu)模型,成功預(yù)測Multi-RAC的三軸力學(xué)性能。對比分析表明,與Mohr-Coulomb、Power-law和William-Warnke等傳統(tǒng)失效準(zhǔn)則相比,由彈塑性模式導(dǎo)出的高階非線性失效準(zhǔn)則具有更好的適應(yīng)性,可以正確預(yù)測混凝土三軸壓縮下的應(yīng)力和應(yīng)變特性。在環(huán)境影響方面,除ODP外,Multi-RAC的所有環(huán)境影響指標(biāo)(GWP、POCP、AP、EP和CED)都隨著再生次數(shù)的增加而降低,其中CED和EP的降低效果最顯著。
Fig. 2 Graphical abstract
雷斌教授團(tuán)隊(duì)基于生命周期評價(jià)(LCA)理論,以節(jié)能潛力(CSP)為評價(jià)指標(biāo),研究了四種不同的處理策略(即再循環(huán)、再制造、再利用和綜合策略)對各種建筑結(jié)構(gòu)(包括框架、框架-剪力墻、剪力墻和輕鋼結(jié)構(gòu))的節(jié)能效益。結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的拆除和垃圾填埋處理方法相比,本研究對結(jié)構(gòu)建筑實(shí)施綜合管理策略可減少150.7至246.8 kgCO2-e/m2的碳排放,減碳量是直接填埋碳排放量的11.9-3.8倍。在四種結(jié)構(gòu)中,輕鋼結(jié)構(gòu)的CSP最大,達(dá)到73.75%—77.24%,其次是框架-剪力墻結(jié)構(gòu)(42.67%—46.93%)、框架結(jié)構(gòu)(41.19%—45.11%)和剪力墻結(jié)構(gòu)的CSP(39.00%—43.79%)。當(dāng)建筑使用壽命為50年時(shí),四種結(jié)構(gòu)建筑的所有CSP都顯著增加,此時(shí)是對建筑進(jìn)行解構(gòu)最合理的方法。
雷斌教授團(tuán)隊(duì)提出了一種生產(chǎn)低碳節(jié)能瀝青混凝土路面的創(chuàng)新技術(shù),以一個(gè)具體的工程項(xiàng)目為案例,設(shè)計(jì)采用磷石膏替代原有水泥穩(wěn)定基層中的部分水泥,用于道路施工的水泥穩(wěn)定磷石膏混合料(CSPM)基層,并采用乳化瀝青冷再生混合料(CRME)取代熱拌瀝青混合料用于下面層的優(yōu)化方案。通過生命周期評估(LCA)評估優(yōu)化方案中各個(gè)施工階段的能源消耗、碳排放和環(huán)境影響。結(jié)果表明,能耗顯著減少42.5%,碳排放減少12.7%。此外,在材料運(yùn)輸階段,碎石(CS)和銑刨材料(MPM)對能耗的影響最大。值得注意的是,材料生產(chǎn)階段產(chǎn)生了最顯著的效益,能耗減少了48.0%,碳排放減少了67.5%。優(yōu)化方案有利于再生瀝青路面(RAP)材料和磷石膏的再利用,使礦物用量減少44.3%,石油瀝青減少6.9%。此外,該項(xiàng)技術(shù)可減少土地占用16.859m2。
Fig. 3. System boundaries using the LCA method
上述系列成果近期分別在Science of the Toal Environment、Construction and Building Materials(中科院大類一區(qū),TOP期刊,IF7.4)、Developments in the Built Environment (中科院二區(qū),IF8.2)、Case Studies in Construction Materials(中科院二區(qū),IF6.2) 等高水平期刊發(fā)表,并授權(quán)發(fā)明專利1項(xiàng),軟件著作權(quán)2項(xiàng)。 成果得到了國家自然科學(xué)基金以及企業(yè)聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持。
論文鏈接:
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171381
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136696
https://doi.org/10.1016/j.dibe.2023.100264
https://doi.org/10.1016/j.cscm.2024.e03237
編 輯:萬慶蓮
責(zé)任編輯:涂金鳳
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