道路沥青材料VOCs的指纹组分及其定量分析

深入开展沥青材料环境影响规律研究，是加快推进交通运输污染防治和绿色交通发展的重要手段之一。针对热拌沥青材料在使用过程中挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）释放量小、组分复杂且材料来源和环境因素依赖性强等难以定量表征的科学问题，开展包括不同沥青材料间VOCs公共组分、特有组分和超微量组分的VOCs全组分的特征研究。综合共计80种沥青材料的VOCs组分特征，提出并定义沥青材料VOCs的指纹组分。基于指纹组分的释放量-色谱峰面积的绘制，分别构建沥青材料VOCs中单一组分释放量和VOCs释放总量的计算方程。研究结果表明：不同沥青材料的VOCs释放差异显著，其组分信息和对应释放量均存在很强的原材料来源依赖性；沥青VOCs的指纹组分具有色谱峰面积大、组分纯、毒性强等特点，包括2-甲基戊烷、正己烷、3-甲基己烷、庚烷、2-甲基庚烷、丙酮、甲基丙烯醛、正丁醛、异戊醛、苯、甲苯和二硫化碳这12种物质；该系列指纹组分能够用于沥青材料VOCs的单一组分释放量和总释放量的快速准确分析；70A沥青、70B沥青、90A沥青、90B沥青和SBS改性沥青在160℃加热条件下的VOCs释放总量分别为4.42，3.32，2.52，2.29，1.88 μg·g^-1，其中指纹组分的总释放量分别为3.00，2.33，2.01，1.75，1.44 μg·g^-1；70号沥青中释放量最多的物质包括正己烷、2-甲基戊烷和庚烷，其释放量均大于0.40 μg·g^-1；90号沥青和SBS改性沥青中，释放最多的物质为正丁醛，其中90A沥青中正丁醛的释放量高达0.76 μg·g^-1。     

中国路面工程学术研究综述·2024

近年来,中国公路建设成果斐然,路网规模快速增长、关键技术不断突破。为进一步提升中国路面工程学科水平及国际影响力,推动路面工程可持续、高质量发展,从公路韧性评估与恢复、长寿命路面结构与材料、公路交通能源自洽、低环境影响公路技术、路面材料基因与高通量、公路数字化及智能化、公路智能检测与高性能养护等七大研究方向,系统梳理了近年来国内外路面工程的发展现状、前沿热点问题与未来发展趋势。具体围绕公路绿色化、韧性化、智能化、长寿命与交能结合等领域,遴选了20个热点研究方向,涵盖公路致灾因素及失效机理、公路韧性评估与恢复、公路韧性提升关键技术、公路长寿命路面结构足尺试验、公路结构与功能寿命增强技术、公路清洁能源采集技术、公路能源自洽设计、公路路域环境影响测试与评估方法、低环境影响路面新材料、沥青路面温拌再生技术、路面材料基因研究、路面材料跨尺度计算、路面材料基因与高通量研究、公路数字化建模技术、公路数字孪生仿真技术、公路运维数据驱动技术、公路探地雷达检测技术、路面性能轻量化检测、公路沥青路面抗滑性能检测及恢复技术、公路高性能预防养护技术等主要内容。该综述可为中国路面工程学科发展提供指引和参考,为路面工...     

船舶防台安全管理对策研究

台风对船舶的航行安全造成极大的破坏性。安全防台是船舶的一项重要任务之一。文中在分析台风的特性和船舶操纵特性基础上,提出了海上航行船舶防台、港内船舶防台、港内无动力船舶防台的基本措施。     

钢渣体积膨胀特性研究与胀裂模拟

中国钢渣排放量大，综合利用率较低，堆放占地且污染环境，急需开展源头减量、资源化利用和无害化处置，而钢渣体积安定性不良且变异大是制约其大规模利用的首要原因。通过基于钢渣中f-CaO含量、分布、反应活性及与水反应难易程度提出钢渣集料体积膨胀演化模型，并利用钢渣粉、钢渣骨料的浸水膨胀试验开展体积膨胀模型参数的检验、拟合与验证。采用90℃热水浴浸泡试验和X射线衍射仪分析钢渣体积膨胀率、颗粒胀裂率与钢渣中f-CaO含量之间的关系，最后运用ABAQUS有限元模拟中的温度-位移模型和材料脆性断裂模型研究f-CaO的体积膨胀对钢渣骨料胀裂的影响。结果表明：钢渣体积膨胀与f-CaO的含量及分布、钢渣颗粒粒径的大小、浸水温度等因素有关，钢渣体积膨胀模型能很好地预测其体积膨胀的发展规律，模型参数可以通过浸水膨胀试验拟合确定，且采用二阶体积膨胀模型对钢渣粉、钢渣集料的浸水膨胀率预测较为准确。钢渣骨料的体积膨胀率与胀裂率均与f-CaO的含量密切相关，90℃浸水胀裂率宜控制不大于10%。ABAQUS温度-位移模型和材料脆性断裂模型能够近似模拟不同位置及富集程度的f-CaO体积膨胀对钢渣脆性裂纹的产生与扩展，模拟结果表明，位于近表面的f-CaO比内部f-CaO更容易造成局部胀裂。     

面向沥青混凝土矿料全替代的钢-铁渣梯级利用

钢渣和铁渣是伴随炼钢产生的2种典型固废。目前部分钢渣已被再生用于替代沥青混凝土中的粗骨料。为进一步提高钢渣和铁渣的再利用效率，探讨了采用不同粒径的钢渣和铁渣100%替代沥青混凝土矿料的可行性。首先基于材料微观分析技术以及集料技术指标测试方法，揭示不同粒径钢渣和铁渣的材料特征，确定适合其100%替代沥青混凝土矿料的粒径搭配方案；然后验证方案的可行性，采用Superpave方法设计沥青混凝土，优化拌和工艺，检验沥青混凝土的主要工程性能。结果表明：钢渣细集料受自身矿物胶凝活性的影响易固结成块，铁渣粗集料的技术指标不佳，因而两者不宜直接替代沥青混凝土矿料使用。采用钢渣粗集料、铁渣细集料和钢渣粉100%替代常用的石灰石矿料，结合使用高黏度的SBS改性沥青和改进型混合料拌和工艺，可制备出性能优良的沥青混凝土，且部分性能指标优势显著：其高温下的流动次数（F_n）以及低温下的断裂能分别提高了18%和23%。可见，将不同粒径的钢渣和铁渣搭配使用可实现两者在沥青混凝土中的梯级全利用。