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再生利用成果推介

发布日期:2024-09-09    作者:     点击:

一、成果名称

1.废旧轮胎胶粉改性沥青关键技术研究

2.建筑垃圾再生利用关键技术研究

3.废弃钢渣再生利用关键技术研究

4.大比例废旧沥青混合料再生关键技术研究

二、成果简介

1.废旧轮胎胶粉改性沥青关键技术研究

该方向立足于白洋淀湿地区域的生态保护和绿色道路建设,以实现废旧轮胎回收利用和提高沥青路面路用性能为根本出发点,开展环白洋淀湿地路域废旧橡胶粉改性沥青混合料试验与应用研究。首先通过微观试验揭示了胶粉和沥青的物理溶胀与化学降解过程,构建了白洋淀湿地废旧橡胶粉改性沥青中有效胶粉含量的测定方法,提出了不同胶粉掺量下有效胶粉含量的定量指标体系;然后通过试验对胶粉改性沥青技术指标的进行了影响因素分析,提出了白洋淀湿地高掺量胶粉改性沥青技术指标与制备工艺;最后通过不同橡胶粉掺加比例下沥青混合料的集料参数测试,进行混合料级配优化分析,进而提出环白洋淀湿地区域废旧橡胶粉改性沥青混合料配合比优化设计方案。并借助沥青混合料路用性能检测指标,提出了一整套废旧胶粉改性沥青混合料性能测试方法,构建了环白洋淀湿地路域的废旧橡胶粉改性沥青路面评价技术体系。研究成果在环白洋淀湿地区域的多项工程中采用,三年累计新增利润1093万元。依托研究项目发表专著2部、标准5部、专利10余项、国内外高水平论文40余篇。

1:橡胶改性沥青机理

2:已取得研究成果

2.建筑垃圾再生利用关键技术研究

基于国家、交通部、省政府大力推进低碳交通,坚持改革创新、美丽绿色、强化生态环境保护和节约集约利用资源,打造“无废城市”的背景下。研究团队将建筑垃圾作为再生骨料用于道路基层填料,首先揭示了再生骨料混合料的强度形成机理,基于熵权法理论和物元可拓分析法,建立了再生粗集料综合品质分级评价体系,得到了再生骨料混合料作为道路基层填料的强度性能变化规律,构建了再生混合料无侧限抗压强度增长预测模型。为建筑垃圾再生骨料混合料在路基工程中的应用提供了理论支撑。通过环境成本模型计算,以建筑垃圾再生骨料环境成本为例,将建筑垃圾加工成再生骨料的环境成本费用约33元/吨;将建筑垃圾加工成再生砖所需的环境成本费用约为97元/吨,成本约为前者的3倍。具有显著的环境效益。目前已发布标准3部、获得专利7项、发表国内外高水平论文20余篇。

3:再生骨料混合料


4:已取得成果

5:成果应用

同时,利用建筑垃圾分级利用后的再生骨料构建了光催化再生透水混凝土通过对其进行疏水处理改善光催化再生混凝土的流动性,并探明其力学和透水性能提高机制。明确了光催化再生混凝土的CO2的扩散及传输速率,揭示其碳化加速机理及其与力学性能提升的内在关系。进一步结合光催化再生混凝土光催化净化污染物过程中CO2的产生,系统研究光催化再生混凝土的固碳和自碳化性能,阐明污染物降解与碳化强化的协同机理。研究成果为海绵城市污染物净化、透水混凝土碳化及力学性能协同提升及建筑垃圾的资源化利用提供坚实的理论基础,为绿色、低碳建筑材料和低碳污染防控的发展提供思路。

3.废弃钢渣再生利用关键技术研究

首先通过宏观微观性能试验,探究废旧钢渣混凝土强度形成机理,提出研究用废旧钢渣种类与具体指标,确定配重用钢渣混凝土原材料的选取原则与标准。基于室内外试验,确定配重混凝土中废旧钢渣的添加方式,探讨用水量、含气量等因素对废旧钢渣混凝土密度的影响规律,提出废旧钢渣混凝土进行配合比设计方法。然后探究用水量、骨料级配 、掺合料及含气量等因素对钢渣混凝土性能的影响规律,并基于灰关联和多元回归分析的方法,构建各因素对钢渣混凝土力学性能影响模型。最后以典型地区配重所需钢渣混凝土为应用背景,对比分析不同配重钢渣混凝土设计方案,并基于ANSYS有限元软件,分析各因素对管廊结构的受力变形的影响,评价废弃钢渣混凝土工程应用效果。该研究成果已发表专著1部、专利5项、国内外高水平论文10余篇。

6:矿渣的组成及在管廊中的应用

7:已取得成果


4.大比例废旧沥青混合料再生关键技术研究

研究团队首先对废旧沥青混合料的料源性能进行了试验研究,明确了旧沥青混合料的变异分级标准,提出了废旧沥青混合料的质量标准评价指标与方法。进而基于相容性理论和组分迁移理论,阐述了沥青老化及再生机理。并研究制备了RA-101和HR-1325型再生剂,可有效提高老化沥青的针入度、延度,减小其动力黏度值、软化点,使再生沥青可满足路用性能要求,为废旧沥青资源化应用提供了新方法。同时为提高废旧沥青混合料掺配比例,提出了纤维加强型再生沥青混合料制备方法,分析了添加不同纤维类型及掺量对热再生沥青混合料路用性能的影响,纤维再生沥青混合料中RAP可以达到50%以上,进一步增加了废旧沥青利用效率。并且考虑到气候环境、再生比例的控制等因素的影响,结合厂拌热再生沥青混合料的特点,提出了大比例厂拌热再生沥青混合料级精准化设计程序,并制定了再生沥青混合料路用性能评价标准。为再生沥青混合料的规范管理和推广应用提供了可行方案。此部分研究已发布地方标准3部、获得专利6项、发表国内外高水平论文20余篇。

8:废旧沥青混合料再生利用过程


9:已取得研究成果

综上所述,以建设低碳生态型道路为目标,以河北省重点道路结构为对象,通过理论分析与先进技术手段,关注建筑垃圾、废旧钢渣、废旧沥青路面及废橡胶轮胎等废弃物的资源化利用问题,系统探究了工固废在道路建设中的再生利用关键技术。项目研究以河北省重点道路结构为研究对象,针对不同固废材料在不同道路结构层中的适用性,展开工固废在道路建设中的再生利用关键技术系统研究,形成成套相关技术。


10:技术路线


11:不同固废材料在不同道路结构层中的适用性

课题研究成果在北省荣乌高速、京哈高速、京德高速等等10余条路段中得到成功应用,降低了碳排放,减少了资金投入,提高了工程品质。初步估算,示范应用工程为项目建设、运营以及环境保护等方面带来了1亿多元的经济效益,课题研究成果具有广阔的应用前景,带来了显著的社会效益与经济效益。同时基于研究成果的应用构建了产学研深度融合的新模式,实现了教育、科研和产业的良性互动和协同发展。促进了技术创新和人才培养的有机结合,提高了学院与企业的整体创新能力和竞争力。


1:工程应用产生的经济效益

12:成果应用的产教融合