一种赤泥基胶凝材料服役性能及生态特性评价系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种赤泥基胶凝材料服役性能及生态特性评价系统及方法，包括：封闭箱体，封闭箱体内设有填筑沙土的试验槽，用来模拟路基；路基之上依次铺设底基层

【技术实现步骤摘要】
一种赤泥基胶凝材料服役性能及生态特性评价系统及方法


[0001]本专利技术涉及赤泥基胶凝材料
，尤其涉及一种赤泥基胶凝材料服役性能及生态特性评价系统及方法
。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术
。
[0003]赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，因含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似而得名
。
赤泥是碱性的，随着赤泥的大量排出导致重金属离子等有害成分附着在碱性溶液中渗入土壤导致土壤盐碱化，影响植物的生长；同时赤泥的碱还可渗透到地下水中
。
最近的研究表明，赤泥中含有少量放射性素，裸露赤泥脱水风化后的粉尘飞扬，污染大气，可能会危害人类和动植物的生存环境
。
[0004]目前处理赤泥的主要手段是堆存，分为干法和湿法两种
。
这两种方式均存在着潜在的
、
长期的环境风险
。
国内外研究人员在赤泥资源化利用方面进行了大量实验研究，目前研究成果主要集中在利用赤泥作为建筑材料
、
作为吸附材料去除污染物等方面
。
此外，赤泥可以替代部分粘土用于制备水泥和混凝土，不仅消耗大量赤泥
、
减少其对环境的污染，而且减少了水泥和混凝土行业开采石灰石和粘土所带来的高污染
、
高排放和高能耗
。
[0005]此外，赤泥的另一个应用是代替水泥用在交通基础工程中，及以赤泥为主体，通过多类型固废的协同利用，制备赤泥基胶凝材料
。
由于赤泥本身存在重金属
、
有机物等污染物质，在自然环境的不断影响下有外泄的可能性，所以应用赤泥基胶凝材料的工程中一旦出现污染物质流出，无法及时发现
。
同时，赤泥基胶凝材料应用后的服役性能变化情况和对周围生态的影响情况无法实时监测，影响对路面和周边环境的分析控制，无法在出现问题的第一时间进行处理
。
[0006]目前针对赤泥基胶凝材料的研究方法主要包括两种：一种是通过室内基础实验研究内部机理；另一种是通过实际应用研究材料的服役性能
。
基础实验无法模拟现场情况，缺乏对现场不同因素影响下材料性能的监测，而单纯的实际应用又无法满足短期内得到科学研究结果的目的
。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种赤泥基胶凝材料服役性能及生态特性评价系统及方法，能够实现实时监测
、
智能取样以及模拟现场降水及温度变化的特点，可以及时获取赤泥基胶凝材料路用过程中出现的污染组分
(
包括重金属和有机物等污染组分
)
的浸出特性与工作规律和材料性能的变化信息，做到对赤泥基胶凝材料服役性能
、
生态特性的长效评价
。
[0008]在一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0009]一种赤泥基胶凝材料服役性能及生态特性评价系统，包括：
[0010]封闭箱体，所述封闭箱体内设有填筑沙土的试验槽，用来模拟路基；所述路基之上依次铺设底基层
、
下基层
、
中基层
、
上基层和面层；每一层内均铺设有赤泥基胶凝材料；所述面层表面的设定位置分别铺设有温度传感器
、
湿度传感器和压力传感器；所述底基层
、
下基层
、
中基层和上基层内的设定位置分别埋设有压力传感器
、
有机物传感器和离子传感器；
[0011]控制器，与上述的各个传感器连接，用于获取各传感器采集的数据；
[0012]以及设置于封闭箱体内的压力模拟单元
、
自然环境模拟单元和智能取样单元；
[0013]所述控制器基于各个传感器检测到的数据，判断出数据异常的位置，并控制智能取样单元对所述位置进行取样
。
[0014]进一步地，所述智能取样单元包括至少一个采样筒，采样筒顶端靠近封闭箱体的顶部，底端延伸至试验槽底部；在采样筒上，与路基
、
底基层
、
下基层
、
中基层
、
上基层和面层相对应的位置，分别设有采样口；采样筒内设有取样件和轨道，取样件能够沿着轨道运行至每一层结构的取样口处，通过取样口进行取样
。
[0015]进一步地，所述取样件为采样铲，所述采样铲的铲柄设置为活塞伸缩结构，通过活塞伸缩能够调节铲柄的长度
。
[0016]进一步地，所述自然环境模拟单元包括：模拟降水模块
、
温度控制模块和湿度控制模块；
[0017]其中，模拟降水模块包括均匀设置在封闭箱体顶部的若干降水管道，降水管道上设有降水孔；
[0018]封闭箱体外部设有盛放模拟雨水的容器，所述容器与降水管道连通；通过向降水管道内泵送不同压力的模拟雨水，实现对不同降水等级的模拟；
[0019]温度控制模块包括制冷装置和加热装置，根据所需要的温度控制制冷装置或加热装置工作，控制封闭箱体内达到设定的温度；
[0020]湿度控制模块包括加湿器，根据所需要的湿度控制加湿器工作，控制封闭箱体内达到设定的湿度
。
[0021]进一步地，所述压力模拟单元为设置在面层上的车辆，所述车辆上能够放置不同重量的重物，以模拟不同压力大小和分布
。
[0022]进一步地，所述的温度传感器
、
湿度传感器
、
压力传感器
、
有机物传感器和离子传感器，在相应的结构内均匀布设
。
[0023]进一步地，所述路面为使用赤泥基胶凝材料稳定沙土铺筑而成；
[0024]所述底基层
、
下基层
、
中基层和上基层均为：赤泥基胶凝材料稳定碎石铺筑而成；
[0025]所述面层的材料为：沥青混合料或者水泥混凝土或者水沥青碎石混合料或者水碎石掺土的混合料以及块料
。
[0026]进一步地，所述离子传感器包括阴离子传感器和阳离子传感器；阴离子传感器能够监测
SO
42
‑
和
C l
‑
的浓度，阳离子传感器能够监测铅离子
、
铜离子
、
铬离子
、
砷离子和镉离子的浓度
。
[0027]进一步地，还包括：
[0028]显示单元，与各传感器连接，用于显示各个传感器检测到的数据
。
[0029]在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0030]一种赤泥基胶凝材料服役性能及生态特性评价方法，包括：
[0031]通过压力模拟单元和自然环境模拟单元模拟封闭箱体内的压力变化和自然环境变化；
[0032]控制器接收封闭箱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种赤泥基胶凝材料服役性能及生态特性评价系统，其特征在于，包括：封闭箱体，所述封闭箱体内设有填筑沙土的试验槽，用来模拟路基；所述路基之上依次铺设底基层
、
下基层
、
中基层
、
上基层和面层；每一层内均铺设有赤泥基胶凝材料；所述面层表面的设定位置分别铺设有温度传感器
、
湿度传感器和压力传感器；所述底基层
、
下基层
、
中基层和上基层内的设定位置分别埋设有压力传感器
、
有机物传感器和离子传感器；控制器，与上述的各个传感器连接，用于获取各传感器采集的数据；以及设置于封闭箱体内的压力模拟单元
、
自然环境模拟单元和智能取样单元；所述控制器基于各个传感器检测到的数据，判断出数据异常的位置，并控制智能取样单元对所述位置进行取样
。2.
如权利要求1所述的一种赤泥基胶凝材料服役性能及生态特性评价系统，其特征在于，所述智能取样单元包括至少一个采样筒，采样筒顶端靠近封闭箱体的顶部，底端延伸至试验槽底部；在采样筒上，与路基
、
底基层
、
下基层
、
中基层
、
上基层和面层相对应的位置，分别设有采样口；采样筒内设有取样件和轨道，取样件能够沿着轨道运行至每一层结构的取样口处，通过取样口进行取样
。3.
如权利要求1所述的一种赤泥基胶凝材料服役性能及生态特性评价系统，其特征在于，所述取样件为采样铲，所述采样铲的铲柄设置为活塞伸缩结构，通过活塞伸缩能够调节铲柄的长度
。4.
如权利要求1所述的一种赤泥基胶凝材料服役性能及生态特性评价系统，其特征在于，所述自然环境模拟单元包括：模拟降水模块
、
温度控制模块和湿度控制模块；其中，模拟降水模块包括均匀设置在封闭箱体顶部的若干降水管道，降水管道上设有降水孔；封闭箱体外部设有盛放模拟雨水的容器，所述容器与降水管道连通；通过向降水管道内泵送不同压力的模拟雨水，实现对不同降水等级的模拟；温度控制模块包括制冷装置和加热装置，根据所需要的温度控制制冷装置或加热装置工作，控制封闭箱体内达到设定的温度；湿度控制模块包括加湿器，根据所需要的湿度控制加湿器工作，控制封闭箱体内达到设定的湿...

【专利技术属性】
技术研发人员：李术才，李召峰，庞义炜，张健，高益凡，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：