运河工程低碳建造基本技术问题及对策

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作者 肖建庄 俞才华 +4 位作者 夏冰 谢立全 安永辉 程耀飞 肖绪文 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2024年第4期210-221,共12页

探讨运河工程低碳建造面临的基本技术问题并提出技术发展应对策略,有助于完善我国运河工程低碳建造的理论与技术,为未来的国际国内运河工程建设提供参考。本文概要梳理了我国古代运河工程和现代运河的建设情况,从重大基础设施低碳发展... 探讨运河工程低碳建造面临的基本技术问题并提出技术发展应对策略,有助于完善我国运河工程低碳建造的理论与技术,为未来的国际国内运河工程建设提供参考。本文概要梳理了我国古代运河工程和现代运河的建设情况,从重大基础设施低碳发展共性、运河工程低碳建造个性的角度明确了运河工程低碳建造的必要性。新时期运河工程建造的难点是在保障运河工程可靠性的基础上提升建造低碳性,因而运河工程低碳建造的基本技术问题集中在低碳性保障方面;依托平陆运河这一世纪工程的低碳技术攻关实践,着重凝练了运河建筑材料高效运用、运河新旧构件高效利用、运河多维固废循环再生、运河耐久性保障及沿线生物多样保护、运河施工与运维低能耗等基本技术问题。提出了由减量化、再利用、循环再生、韧性化、可再生能源构成的5R低碳建造技术框架,精准应对运河工程低碳建造的基本技术问题。运河工程低碳建造处于起步阶段,建议学术界和工程界持续保持对这一新兴领域的关注、思考与研究。 展开更多

关键词 运河工程 低碳建造 减量化 再利用 循环再生 韧性化 可再生能源

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碳化养护对含再生微粉泡沫混凝土性能的影响

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作者 叶涛华 周子晗 +1 位作者 肖建庄 段珍华 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第3期872-882,共11页

泡沫混凝土因具有优异的保温性能而被广泛应用,但其生产过程中大量使用水泥导致碳排放量较高。本文研究了废弃混凝土再生微粉取代和碳化养护技术对泡沫混凝土性能的影响。28 d标准养护下,与未取代的试件相比,当再生微粉质量取代率为10%... 泡沫混凝土因具有优异的保温性能而被广泛应用,但其生产过程中大量使用水泥导致碳排放量较高。本文研究了废弃混凝土再生微粉取代和碳化养护技术对泡沫混凝土性能的影响。28 d标准养护下,与未取代的试件相比,当再生微粉质量取代率为10%时,试件的性能相似,当取代率为30%时,试件的孔隙率增幅为10.9%,抗压强度降幅为21.3%,导热系数降幅为11.7%。与28 d标准养护的同类试件相比,当碳化养护龄期为3 d时,试件的性能差异较小,当碳化养护龄期为7 d时,试件的孔隙率降幅为4.6%~13.4%,抗压强度增幅为9.8%~16.7%,导热系数增幅为6.4%~11.3%。所有试件均满足非承重保温隔热外墙材料的规范要求,且性能优于现有文献报道的泡沫混凝土。此外,本文表征了上述技术对泡沫混凝土物相组成的影响,并强调了新型泡沫混凝土的高固碳率,约为12.99%(以5 mm表层计)。综上所述,再生微粉取代与碳化养护的结合显著提高了泡沫混凝土的性能和固碳效果,有助于制备新型低碳泡沫混凝土产品。 展开更多

关键词 泡沫混凝土 废弃混凝土 再生微粉 碳化养护 抗压强度 导热系数

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3D打印混凝土配筋增强基础研究进展

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作者 肖建庄 吕振源 刘浩然 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第5期1545-1556,共12页

近年来,3D打印混凝土因无模板、自动化与智能化等优势,在建筑业智能建造方向受到越来越多的关注,结合工程实践已形成诸多应用示范。工程应用需求也对3D打印混凝土性能提出了更高要求,常常需要选择配筋增强实现安全与可靠性设计。但3D打... 近年来,3D打印混凝土因无模板、自动化与智能化等优势,在建筑业智能建造方向受到越来越多的关注,结合工程实践已形成诸多应用示范。工程应用需求也对3D打印混凝土性能提出了更高要求,常常需要选择配筋增强实现安全与可靠性设计。但3D打印混凝土配筋增强技术受制备工艺影响与传统混凝土工程有所差异,应针对打印条件下配筋增强方法进行科学优化与性能调控。因此,本文聚焦配筋工艺、材料与性能、细微观表征及数值分析等方面阐述了3D打印混凝土配筋增强的基础研究进展;聚焦工程应用存在的问题,对配筋增强基础研究面临的挑战与未来发展也进行了简要讨论,力求为配筋3D打印混凝土结构安全应用提供参考。 展开更多

关键词 3D打印混凝土 配筋增强 力学性能 界面特征 数值分析

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P,Nd双掺杂MoNiO_(x)异质结电催化全解水性能研究

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作者 刁文涛 周涛 +6 位作者 李其国 许子圆 龙鑫 宋炬坤 陆绍苑 沈培康 田植群 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第6期1414-1423,共10页

电解水制氢是减少二氧化碳排放,促进“碳达峰,碳中和”目标达成的有效方式。电催化剂是决定电解水效率的关键。本文合成了一种P和Nd双掺杂MoNiO x异质结构高效全解水催化剂(PMoNiNd)。研究表明:P和Nd可以调控MoNiO x的电子结构,从而优... 电解水制氢是减少二氧化碳排放,促进“碳达峰,碳中和”目标达成的有效方式。电催化剂是决定电解水效率的关键。本文合成了一种P和Nd双掺杂MoNiO x异质结构高效全解水催化剂(PMoNiNd)。研究表明:P和Nd可以调控MoNiO x的电子结构,从而优化了析氢反应和析氧反应中间体的吸附能,提高了催化剂的析氢析氧催化活性。在三电极体系下(1 mol/L KOH),所获得的此种催化剂在析氢和析氧反应中表现出较好的催化活性,在电流密度为10、100 mA/cm 2的条件下,分别所需的过电位仅为12.9、182.1 mV,107.7、328 mV。经全解水测试表明,该种催化剂具有优异的稳定性,在25 h连续稳定性测试中,电压没有明显增加,仅需1.58 V的槽压即可实现10 mA/cm^(2)的全解水反应,优于目前绝大多数全解水电催化剂的催化性能。 展开更多

关键词 碳达峰 碳中和 电解水 析氢反应 析氧反应 异质结构

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三点弯曲下再生砂浆断裂性能与裂纹扩展过程

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作者 唐宇翔 肖建庄 夏冰 《建筑科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期114-121,共8页

为研究再生细骨料(RFA)取代率对砂浆断裂性能与裂纹扩展特性的影响,开展了4种RFA取代率(0%、25%、50%和100%)下的砂浆断裂行为试验研究。基于三点弯曲切口梁试验,获得再生砂浆断裂响应,包括完整的荷载-裂纹口张开位移曲线、临界裂纹扩... 为研究再生细骨料(RFA)取代率对砂浆断裂性能与裂纹扩展特性的影响,开展了4种RFA取代率(0%、25%、50%和100%)下的砂浆断裂行为试验研究。基于三点弯曲切口梁试验,获得再生砂浆断裂响应,包括完整的荷载-裂纹口张开位移曲线、临界裂纹扩展、起裂韧度、失稳韧度与断裂能。利用非接触式数字图像相关技术,测得试件表面变形,获取再生砂浆裂纹发展全过程。结果表明:RFA的使用降低了再生砂浆荷载-位移曲线的初始线性段斜率与峰值荷载,主要影响再生砂浆临界裂纹宽度方向的张开而不是裂纹长度方向的扩展;再生砂浆的起裂韧度、失稳韧度和断裂能随着RFA取代率的增加而逐渐减小,当RFA取代率为100%时,砂浆的起裂韧度、失稳韧度和断裂能分别减小了31.1%、29.5%和37.8%;不同RFA取代率下再生砂浆的断裂过程区长度l FPZ发展表现出相似的特征,即先缓慢发展至峰值荷载(l FPZ为0.24倍~0.32倍的韧带长度),接着迅速增加至完全发展(l FPZ为0.83倍~0.91倍的韧带长度),之后l FPZ随裂纹的扩展而减小。 展开更多

关键词 再生砂浆 再生细骨料取代率 三点弯曲断裂试验 双K断裂韧度 断裂能 裂纹扩展特性

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服役桥梁拆解基本方法与资源化利用

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作者 肖建庄 周有威 +3 位作者 李文明 韩玉 闫强 何志芬 《建筑科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期142-152,共11页

为提高桥梁类工程拆除固废的资源化利用水平,实现服役桥梁结构拆解后的分级利用,针对现有桥梁过于粗放的拆除方式及固废未充分资源化利用的现状,从拆解设计、拆解工艺和资源化再利用等多角度,初步构建了以安全性为前提、层级资源化利用... 为提高桥梁类工程拆除固废的资源化利用水平,实现服役桥梁结构拆解后的分级利用,针对现有桥梁过于粗放的拆除方式及固废未充分资源化利用的现状,从拆解设计、拆解工艺和资源化再利用等多角度,初步构建了以安全性为前提、层级资源化利用为目标的桥梁拆解理论技术体系,提出了桥梁拆解的安全性和再利用性原则,分析了桥梁拆解工艺与再利用性之间的联系,讨论了不同层级(材料、构件和结构)资源化利用的逻辑关联,总结了多种拆解工艺的优劣势并给出了今后桥梁拆解工艺的研究建议。以钦江沿线待拆解桥梁为例,基于安全的拆解设计和施工,依据桥梁结构特点实现了拆解桥梁的资源化再利用目标,提高了桥梁再利用水平和资源化利用效率。结果表明:采用拆解的策略实现桥梁的低损化解构有助于提升旧桥的资源化再利用水平;通过构建桥梁拆解与资源化利用技术框架,使桥梁建造由传统的单链范式转变为循环范式,可为未来桥梁的绿色低碳建造提供研究依据。 展开更多

关键词 桥梁结构 生命周期 拆解设计 拆解工艺 资源化利用

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再生粗骨料混凝土应力-应变关系 被引量：6

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作者 肖建庄 唐宇翔 +1 位作者 张凯建 杨海峰 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期43-55,共13页

再生粗骨料混凝土应力-应变关系是实现其材料到结构力学分析的桥梁纽带,成为再生粗骨料混凝土结构基础理论的基石。介绍了作者团队多年来在再生粗骨料混凝土应力-应变关系方面取得的研究进展:采用模型化再生粗骨料方法,研究了复杂界面... 再生粗骨料混凝土应力-应变关系是实现其材料到结构力学分析的桥梁纽带,成为再生粗骨料混凝土结构基础理论的基石。介绍了作者团队多年来在再生粗骨料混凝土应力-应变关系方面取得的研究进展:采用模型化再生粗骨料方法,研究了复杂界面过渡区对再生粗骨料混凝土破坏行为的影响,揭示了再生粗骨料混凝土细观损伤本质与演化机理;从静力作用到动力作用,系统地开展了不同工况下再生粗骨料混凝土应力-应变行为试验研究,探明了载荷条件对再生粗骨料混凝土应力与变形的影响规律并建立了相适应的力学与数学模型;进一步考虑再生粗骨料性能时空变异性,发现了再生粗骨料混凝土力学响应的概率分布特征,提出了再生粗骨料混凝土随机损伤本构关系;基于获得的本构模型,完成了再生粗骨料混凝土构件时变可靠度分析和结构动力非线性分析,为再生粗骨料混凝土在实际工程中的安全应用提供了理论支撑;提炼了相关研究结论并对未来研究工作进行了展望。 展开更多

关键词 再生粗骨料混凝土 应力-应变关系 多工况受力 随机性 时变可靠度 非线性分析

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石墨烯纳米片增强水泥砂浆的抗氯离子扩散和抗硫酸盐侵蚀性能 被引量：1

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作者 应敬伟 苏飞鸣 +1 位作者 席晓莹 刘剑辉 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期101-109,共9页

本工作研究了石墨烯纳米片(GNP)对水泥砂浆抗氯离子扩散性能和抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并采用热重分析法、压汞分析法、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析对GNP复合水泥砂浆的微观形貌和水化产物类别进行了表征,解释了GNP增强水泥砂浆抗氯... 本工作研究了石墨烯纳米片(GNP)对水泥砂浆抗氯离子扩散性能和抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并采用热重分析法、压汞分析法、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析对GNP复合水泥砂浆的微观形貌和水化产物类别进行了表征,解释了GNP增强水泥砂浆抗氯离子扩散性能和抗硫酸盐侵蚀性能的机理。结果表明:与普通水泥砂浆相比,掺入0.1%水泥质量的GNP后,水泥砂浆的28 d抗压、抗折强度分别提高了11.1%和12.7%,表面氯离子浓度和扩散系数分别减小了36.8%和11.3%,经硫酸盐侵蚀后质量损失率为0.44%,抗蚀系数提升至0.9;GNP对水泥水化的产物类别没有影响,但GNP可以促进水泥的水化反应并细化水泥砂浆中的孔径;GNP作为水泥中的纳米添加材料能够填充在水泥熟料附近,使水泥砂浆的微观结构更为密实,且GNP较大的比表面积和二维板状结构也可以成为腐蚀离子的物理屏障。 展开更多

关键词 石墨烯纳米片 强度 氯离子扩散 硫酸盐侵蚀 微观结构

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U型组合再生混凝土-高强混凝土梁抗火性能 被引量：1

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作者 肖建庄 陈子璇 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期9-18,共10页

为突破单一混凝土材料在受力和抗火两方面的性能难以协同优化的难题,该文创新性地提出U型组合再生混凝土-高强混凝土梁(简称为RAC-HSC组合梁),系统地开展了火灾试验和常温、火后受弯试验,综合分析了不同工况下组合梁的性能表现。研究表... 为突破单一混凝土材料在受力和抗火两方面的性能难以协同优化的难题,该文创新性地提出U型组合再生混凝土-高强混凝土梁(简称为RAC-HSC组合梁),系统地开展了火灾试验和常温、火后受弯试验,综合分析了不同工况下组合梁的性能表现。研究表明:火灾下,RAC-HSC组合梁的耐火性能显著优于高强混凝土整浇梁,其梁内温度较低,跨中挠度较小,跨中未出现明显裂缝,且未观察到爆裂现象;常温及高温后的受弯试验中,RAC-HSC组合梁的屈服荷载、极限承载力及初始刚度均显著优于再生混凝土梁,基本达到或超过普通混凝土整浇梁和高强混凝土整浇梁的水平。该文所提出的U型组合再生混凝土-高强混凝土梁是混凝土构件“抗火-受力一体化设计”的有益尝试。 展开更多

关键词 组合混凝土梁 再生混凝土 高强混凝土 抗火性能 受力性能

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平陆运河土石方多路径利用的基础问题与解决途径 被引量：10

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作者 肖建庄 沈剑羽 +4 位作者 马少坤 李卓峰 段珍华 程耀飞 肖绪文 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期251-262,共12页

平陆运河是西部地区陆海新通道骨干工程,其建设过程将产生涵盖23种岩土类型、成分杂且分布散的土石方约3.39×10^(8)m^(3),因而土石方资源化利用是建设平陆运河绿色工程的重要组成部分;正在实施的土石方利用途径以抬填造地为主(占50... 平陆运河是西部地区陆海新通道骨干工程,其建设过程将产生涵盖23种岩土类型、成分杂且分布散的土石方约3.39×10^(8)m^(3),因而土石方资源化利用是建设平陆运河绿色工程的重要组成部分;正在实施的土石方利用途径以抬填造地为主(占50%以上),存在高品质的资源化利用率低、产品应用需求研究滞后、创新技术少、数字化程度低、碳排放评价缺失等基础问题,阻碍了平陆运河土石方的多路径高效利用。本文针对相关基础问题,着重从资源化、数字化、低碳化的角度出发,提出了平陆运河土石方利用创新解决途径:挖掘工程自身及周边地区的潜在应用需求,根据不同岩土的类型分别形成利用途径,实现多场景应用和多路径利用;构建开挖区土石方地质信息模型、土石方信息数据库等,形成土石方的数字化“挖-运-储-用”技术;建议针对多利用路径的碳排放进行生命周期评价,结合土石方数据库开展碳排放的动态评价,研发模块化移动式处置装备、原位利用技术以支持实现降本减碳。在平陆运河工程的现状基础上,资源化、数字化、低碳化的有机结合将为平陆运河绿色工程建设提供坚实支撑,也可为后续其他工程的土石方多路径利用提供技术参照。 展开更多

关键词 平陆运河 土石方 多路径利用 地质信息模型 数据库 碳排放

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世界运河建设:发展与展望

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作者 肖建庄 李文明 +3 位作者 谢立全 陈立华 梅俊杰 吕英鹰 《广西大学学报(自然科学版)》 北大核心 2024年第6期1139-1149,共11页

为了实现运河类重大工程的可持续发展,推动绿色、低碳运河建设和运维,本文通过回顾世界运河的建设历程,揭示了运河建设可能引发的生态环境问题,剖析了未来的运河建设需要关注的重点领域,目前,世界运河的总里程超过8000 km,承载着人类文... 为了实现运河类重大工程的可持续发展,推动绿色、低碳运河建设和运维,本文通过回顾世界运河的建设历程,揭示了运河建设可能引发的生态环境问题,剖析了未来的运河建设需要关注的重点领域,目前,世界运河的总里程超过8000 km,承载着人类文明的演绎过程,对工业发展、交通运输、旅游文化、经济发展等产生了深远的影响。运河的建设选线、设计方案、建造工艺及材料随着时代的变迁不断发展,但也带来了生态退化和水质劣化等挑战。基于国内外运河建设的经验,未来绿色、低碳运河建设亟须树立无固废和近零碳运河的高标准、高质量目标,深入推动运河建设领域的技术创新和可持续发展,为未来绿色运河、低碳运河、智慧运河和人文运河的建设提供参考。 展开更多

关键词 运河 规划与建设 可持续发展 无固废工程 近零碳排放

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混凝土结构低碳近似概率设计法探索

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作者 肖建庄 关湘烁 +3 位作者 夏冰 丁陶 王元丰 肖绪文 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第27期4137-4150,共14页

为应对国家“双碳”目标与建筑业低碳发展挑战,探索并提出了一套以概率理论为基础、以分项系数表达的混凝土结构低碳设计实用方法.面向碳中和目标,建立了低碳极限状态方程,定义了低碳指标以度量混凝土结构满足碳排放限值的水准.依据碳... 为应对国家“双碳”目标与建筑业低碳发展挑战,探索并提出了一套以概率理论为基础、以分项系数表达的混凝土结构低碳设计实用方法.面向碳中和目标,建立了低碳极限状态方程,定义了低碳指标以度量混凝土结构满足碳排放限值的水准.依据碳排放的不确定性特点,定义了“恒碳”“活碳”,分别在结构隐含碳与建筑全寿命碳边界内厘清2种低碳设计范式,引入碳排放分项系数将概率化设计简化为基于确定性碳排放评价结果的“近似概率设计法”.开展案例试算,将中国碳中和目标分解为混凝土结构碳排放限值,展示建筑类型对碳排放分项系数的影响特点.结果表明,碳排放分项系数与“恒碳”“活碳”变异性大小、所占比例直接相关,在10–1误差范围内,不同建筑类型有望采取统一分项系数,如目标低碳失效概率为0.05时,“恒碳”和“活碳”分项系数可分别取1.1和1.8.引入3类影响系数,以匹配不同建筑类型碳排放限值的差异化分配需求,适应不同地区、不同碳排放调控情景下的发展需求,助力我国建筑业低碳转型. 展开更多

关键词 混凝土结构 低碳设计 近似概率设计 碳排放分项系数 碳排放限值

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