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科學家正在探究不使用混凝土的路面建設方法

發布日期:2021-03-25 作者: 點擊:

    一個機械臂在碎石床上以曼陀羅式的圖案鋪設繩子,看似是一場當代藝術表演,實則是探索道路建設新途徑的基礎研究。一方面,機器人輔助筑路的施工技術正在試驗,而這種技術至今只在結構工程中使用。另一方面,一種新型的機械加固技術意在改變路面的典型結構,從而幫助將來節約寶貴的資源,甚至完全回收路面。

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    來自結構工程的想法

    這個想法源于蘇黎世聯邦理工學院格拉馬齊奧-科勒研究實驗室的一個項目。在這里,這個項目實際上是作為一個藝術和研究項目提出來的。純粹由繩索和礫石堆砌而成的柱子表明,只需用線將礫石交織在一起,就可以實現出色的穩定性,而不需要任何水泥作為粘結劑。實驗室測試表明,高度為80厘米、直徑為33厘米的碎石柱可以承受200千牛的壓力,相當于20噸的負荷。

    瀝青也是由大小不一的巖石和粘結劑--瀝青組成的。因此,來自Empa "混凝土與瀝青 "實驗室的Martin ArraigadaSaeed Abbasion將這一概念轉移到道路建設中。"我們想找出未來如何生產可回收的路面。為此,我們首次在道路建設中使用數字化的施工方法。"Arraigada解釋說。

    不需要瀝青的弦加強型路面有望帶來許多優勢。由于瀝青是從原油中提取出來的,所以在生產過程中會釋放空氣污染物,在以后的使用過程中也會釋放。更重要的是,它使瀝青容易開裂和變形,除此之外,還不能滲透雨水--這也是可以克服的。對于研究人員來說,也可以想象,可以使用原本不適合修路的巖石,但卻不那么稀有。最后但并非最不重要的是,這個過程可以實現可滾動和可回收的路面。

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    一根繩子和松散的碎石

    兩位Empa研究人員正在使用各種實驗設置來測試上述方面的解決方案。機械臂起到了核心作用。它將線按照編程的模式放置在層層疊疊的礫石上。在機械測試中,將其中五層碎石和線疊放在一個測試箱中,箱體的地板上鋪有橡膠墊,將整個包裝固定在地面上。它模擬的是可變形的床,人行道就應用在這上面。事實上,這種繩子與每個瑞士公民用來捆綁廢紙的繩子完全相同,這表明Empa的研究人員在這里開辟了全新的(且具有成本效益的)領域。

    機械測試和計算機建模

    然后用旋轉板和壓力對砂石線包進行加載。該加載試驗表明,將單個礫石與螺紋纏繞在一起,該包可以承受5千牛-半噸的壓力,而不會使礫石移位。通常情況下,瀝青粘結劑會在瀝青中執行這一任務。與道路路面必須承受的極端條件類似的滾動壓力的動態荷載試驗很快就會進行。

    在進行實驗室實驗的同時,研究人員使用離散元素法(DEM)在計算機上對一切進行三維建模。這應該可以揭示單個石塊的位移和作用在螺紋上的拉伸力--這是實驗室中無法研究的。此外,不同的圖案和網格寬度及其對路面穩定性的影響也將得到更詳細的研究。

    Martin ArraigadaSaeed Abbasion的研究還沒有形成可以用于道路建設的最終產品。然而,他們的研究提供了很多創新的潛力,可以用簡單的方法接近可回收和可能滾動的道路路面

本文網址:http://www.feldsam.com/news/582.html

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