超高掺量胶粉改性沥青性能

为提高胶粉改性沥青中胶粉掺量,加大废旧胶粉利用率,针对目前胶粉改性沥青中胶粉掺量较低问题,优化胶粉改性沥青制备工艺,制备超高掺量(40％)胶粉改性沥青.采用三大指标、TFOT试验和PAV试验研究超高掺量胶粉改性沥青基本性能与老化性能;基于DSR试验和BBR试验确定超高掺量胶粉改性沥青PG分级性能,采用拉伸试验评价超高掺量胶粉改性沥青黏韧性,通过TGA试验、荧光显微镜试验和SEM试验揭示超高掺量胶粉改性沥青的微观性能.结果表明:超高掺量胶粉改性沥青180℃旋转黏度低于4.0Pa·s,其低温抗裂性和抗老化性能均优于常规掺量胶粉改性沥青;超高掺量胶粉改性沥青高温抗车辙性略有下降,但疲劳极限温度低于常规掺量胶粉改性沥青,确定其性能等级为PG88-34;超高掺量胶粉改性沥青柔韧性占黏韧性比重为88.0％,是常规掺量胶粉改性沥青的2.1倍;180℃环境下,超高掺量胶粉改性沥青热稳定性最好;在保留一定弹性核心的基础上超量胶粉被降解为细小颗粒溶于沥青,决定了其宏观性能上良好的存储稳定性.     

基于现场测试的道路压电俘能系统电学性能

为全面测评道路压电俘能系统在开放交通条件下的电学性能，采用16个自主研制的15 cm×15 cm×3 cm压电俘能装置并联，设计俘能模块布设点位，铺筑道路压电俘能系统现场测试段，基于随机开放交通条件下道路压电俘能系统开路电压波形信号响应特征，系统研究了现场不同荷载、不同车速工况下道路压电俘能系统电学输出规律，并基于不同负载与电学性能关系，确定了道路压电俘能系统能量采集最佳匹配阻值，最后基于随机、开放的交通条件明确了道路压电俘能系统能量采集存储性能。结果表明：开放交通条件下，小汽车和中型车辆荷载完全碾压道路压电俘能系统输出开路电压分别为15.0~29.6 V和50.0~79.2 V，车辆荷载对道路压电俘能系统电学性能影响显著，且车辆前后轴同时碾压、扩大轮迹横向分布的布设方式利于其电学输出；单车次碾压速率对电学输出性能影响甚微，30~40 km·h^-1至50~60 km·h^-1速率区间平均输出开路电压仅提升了1.47%；匹配负载阻值后，其输出功率和输出电流总体随负载阻值增大先明显增大后逐渐减少，基于此确定道路压电俘能系统能量采集时的最佳匹配阻值为2 kΩ，对应输出功率达23.12 mW，输出电流达3.3 mA；晚高峰时段开放交通条件有效存储能量达76.97 mJ，验证了道路压电俘能系统能量采集存储的有效性，从而为道路压电发电技术的规模化铺设应用奠定基础。     

基于应用环境的路用压电俘能单元尺寸优化与性能评价

为提高路用压电发电装置内部堆叠式压电俘能单元在电-力-环境方面的综合性能，基于电学理论优选了压电俘能单元结构尺寸范围，基于应用工况的力学响应优选了力学特性良好的压电俘能单元结构尺寸，系统研究了不同道路交通条件下不同结构尺寸路用压电俘能单元电学性能，揭示了不同道路温湿环境下压电俘能单元电学性能变化规律，探明了不利循环交通荷载条件下路用压电俘能单元抗疲劳性能，并明确了路用压电俘能单元极限抗压强度。结果表明：堆叠式压电俘能单元电学性能及力学特性受其结构尺寸影响明显，兼具较高电学与较优力学特性的压电俘能单元尺寸范围为直径15 mm、厚度30 mm、堆叠层数25~30层(Φ15-30 mm-25~30)，其中Φ15-30 mm~25压电俘能单元在不同道路交通条件下电学输出水平更高，3.5 kN~8 Hz工况下其输出电压和输出功率可达176 V、192.2 mW；20℃~60℃温度范围内其输出电压变化率为17.9%，而50%~100%湿度范围内其输出电压变化率达84.1%，实际应用中可适当采取一定的封装隔温保护及必要的封装隔湿保护；压电俘能单元抗疲劳性能良好，3.5 kN~8 Hz不利交通组合、10万次循环加载后其输出电压最大变化率仅为1.2%，最大变形量仅为1.8 mm；压电俘能单元极限抗压强度达188 MPa，远高于道路荷载水平，能够满足道路应用要求。研究结果可进一步提高路用堆叠式压电俘能单元综合性能，推动道路压电发电技术实际应用进程。