教學周
本網訊（工程建設學院）近期，我校工程建設學院雷斌教授團隊在固廢利用技術及其環境效應評價方面取得重要進展。
雷斌教授團隊對多次再生骨料混凝土（Multi-RAC）的三軸力學性能和環境影響進行了研究，研究結果表明，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性檢驗兩種數學分析方法共同證明，峰值應力、峰值應變、彈性模量等自變量與橫向圍壓、再生次數等因變量存在顯著相關性。另外基于多元回歸混合模型，較好預測恒定圍壓和再生次數下的Multi-RAC的峰值應力、峰值應變和彈性模量的回歸關系。隨后引入循環再生因子，借助改良的高級非線性彈塑性本構模型，成功預測Multi-RAC的三軸力學性能。對比分析表明，與Mohr-Coulomb、Power-law和William-Warnke等傳統失效準則相比，由彈塑性模式導出的高階非線性失效準則具有更好的適應性，可以正確預測混凝土三軸壓縮下的應力和應變特性。在環境影響方面，除ODP外，Multi-RAC的所有環境影響指標（GWP、POCP、AP、EP和CED）都隨著再生次數的增加而降低，其中CED和EP的降低效果最顯著。
Fig. 2 Graphical abstract
雷斌教授團隊基于生命周期評價（LCA）理論，以節能潛力（CSP）為評價指標，研究了四種不同的處理策略（即再循環、再制造、再利用和綜合策略）對各種建筑結構（包括框架、框架-剪力墻、剪力墻和輕鋼結構）的節能效益。結果表明，與傳統的拆除和垃圾填埋處理方法相比，本研究對結構建筑實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。在四種結構中，輕鋼結構的CSP最大，達到73.75%—77.24%，其次是框架－剪力墻結構（42.67%—46.93%）、框架結構（41.19%—45.11%）和剪力墻結構的CSP（39.00%—43.79%）。當建筑使用壽命為50年時，四種結構建筑的所有CSP都顯著增加，此時是對建筑進行解構最合理的方法。
雷斌教授團隊提出了一種生產低碳節能瀝青混凝土路面的創新技術，以一個具體的工程項目為案例，設計采用磷石膏替代原有水泥穩定基層中的部分水泥，用于道路施工的水泥穩定磷石膏混合料（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化方案。通過生命周期評估（LCA）評估優化方案中各個施工階段的能源消耗、碳排放和環境影響。結果表明，能耗顯著減少42.5%，碳排放減少12.7%。此外，在材料運輸階段，碎石（CS）和銑刨材料（MPM）對能耗的影響最大。值得注意的是，材料生產階段產生了最顯著的效益，能耗減少了48.0%，碳排放減少了67.5%。優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，該項技術可減少土地占用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，TOP期刊，IF7.4）、Developments in the Built Environment （中科院二區，IF8.2）、Case Studies in Construction Materials（中科院二區，IF6.2） 等高水平期刊發表，并授權發明專利1項，軟件著作權2項。 成果得到了國家自然科學基金以及企業聯合研發項目經費的支持。
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
責任編輯：涂金鳳
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