 |
朱洪洲分析实验数据。 |
 |
朱洪洲为学生展示、讲解实验材料。 受访者供图 |
人物介绍
朱洪洲,教授、博士生导师,重庆交通大学土木工程学院副院长兼交通土建工程材料国家地方联合工程实验室常务副主任,重庆市青年科技领军人才协会会员,重庆市学术技术带头人,重庆市五四青年红旗手,重庆市中青年骨干教师,“绿色环保路面材料开发与利用”重庆市高校创新研究群体带头人,国家一流课程“路基路面工程”的负责人。国际材料与结构研究实验联合会(RILEM)委员,中国公路学会交通院校工作委员会委员,世界交通大会(WTC)公路工程学部道路材料学科联合主席。
主要从事功能性路面材料、道路结构性能无损评价、路面材料损伤机理分析方面的教学与科研工作。先后主持国家自然科学基金项目2项,科技部重点研发计划课题1项,交通运输部建设科技项目2项,重庆市自然科学基金重点项目2项,其他省部级课题4项;获得省部级科技进步一等奖1项,二等奖2项,三等奖4项;发表科研论文100余篇,授权发明专利8项,出版专著3部,参编教材2部,参编行业和地方标准规范4部。
“博士期间我师从东南大学黄晓明教授,2004年面临毕业,我当时其实已经做了大量的试验研究,但恩师说了句‘你理论还需要加深一些’。”重庆交通大学土木工程学院副院长朱洪洲说道。当时,面临毕业,试验论文又未得到认可,朱洪洲苦恼至极。一番思想斗争后,他下定决心继续深造。
“功夫不负有心人。”比别人多学习了半年,理论知识更扎实了。在那半年时间里,朱洪洲一直在探索沥青混合料统一疲劳模型,基于此深化了论文的理论基础。“当时的坚持为如今能够独立承担科研工作打下了坚实的基础。”朱洪洲回忆道。人生没有过不去的坎儿,也许正是这些或多或少的苦恼成就了现在的他。
探索环境友好型路面材料与应用
“近几年,我们在降低路面温度这方面做了大量研究,尤其是在材料的选择和结构的设计方面下了很大功夫,以逐渐缓解城市热岛效应的产生。”朱洪洲表示。
朱洪洲介绍,造成城市热岛效应的主要原因之一是城市下垫面特性的改变。下垫面特性的改变主要指人工修筑的道路、行车道、广场等代替了原有的土壤和植物。简而言之,沥青等混凝土材料反射率低,白天吸收大量的自然光照,夜间以辐射形式向城市散发。同时这些构造物又不透水,减少了城市水循环,减少了汽化热,进一步加剧了城市热岛效应。
2017年12月,朱洪洲带领团队在广西梧柳高速公路盘王服务区铺筑了国内首条相变降温沥青实体工程。
“当时我们为了考察相变颗粒对沥青路面的降温效果和路用性能的影响,就将试验路设为人流量较大的且对路用性能要求较高的停车区域。”在后期跟踪观测中,朱洪洲发现相变降温试验路路面平整,状况良好,未出现车辙、裂缝等病害问题。
2018年,团队在观测夏季的温度过程中发现,在相同太阳辐射条件下,普通沥青路面的温度峰值达到了65.4℃,而相变储热沥青路面的峰温只有62.2℃,最大降温幅度达到了3.2℃(与理论降温幅度十分接近)。
“这对于服务区内驾驶员舒适度有很大的改善,而且也实现了主动应对环境温度变化、有效降低路面温度的目标。”朱洪洲表示。
朱洪洲向记者介绍:“相变储热降温沥青路面材料,能够主动应对高温气候环境,有效降低沥青路面温度,削弱沥青路面峰温并减少与高温作用的时间,使其在较长时间维持在合理温度范围内,从而达到主动减轻沥青路面热稳性病害和缓解城市热岛效应的目的。”
研究并不是一帆风顺的。“这项研究我们尝试了很多种方法,整整半年都没有实质性进展。”朱洪洲表示。但方法总比困难多,与时间作斗争,经过不懈努力,团队从材料学入手,采用溶胶凝胶法,制备PEG/SiO2复合定形相变颗粒,将其替代部分沥青混合料集料,才解决了此问题。
从2011年起,经过8年研究,该项目先后获得6项授权发明专利。学术专著《相变储热沥青路面材料开发及降温机理》在科学出版社出版。
除了开发利用相变储热降温沥青路面材料以外,团队还研究出一种可用于降低路面温度的双组分高科技纳米材料——热彩涂层铺装材料。
热彩涂层将两组分纳米材料混合均匀后通过人工或机械喷洒在沥青路面(水泥路面)表面,通过纳米材料的高反射性,可使沥青路面温度在夏季高温季节降低8℃以上。热彩涂层的铺装对于缓解城市热岛效应方面具有明显效果。朱洪洲说:“目前,这项科研成果应用在多个工程中。”
路面养护与维修对环境会产生诸多不良影响,特别是养护与维修中的燃料消耗将进一步增加碳排放,而热反射技术的使用可以减少路面反复修建、修补带来的交通不便、人力及财力的浪费等问题。
实现山区路基路面结构行为与设计理论
2008年,朱洪洲主持了国家自然科学基金项目“沥青混合料统一疲劳损伤模型及其应用研究”,通过分析沥青混合料疲劳试验过程中的损伤演化规律,提出更科学的疲劳破坏标准,并建立与荷载作用模式、疲劳试验方法、疲劳试验参数无关的沥青混合料统一疲劳模型,从而可以更有效地评价沥青混合料的疲劳性能,并为沥青路面的耐疲劳结构设计提供重要的理论基础。
针对柔性基层沥青路面材料及结构设计理论研究,朱洪洲参与了青海马平试验路、重庆渝武高速试验路等国内多条柔性基层试验路建设工作,为柔性基层沥青路面在我国推广做出了一定贡献。此外,他还参与了“基于多指标的沥青路面结构设计方法研究”,成果被评为中国交建科技进步一等奖,提出的基于FWD的路基路面结构承载力评价指标和方法被纳入《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)。
2012—2015年,朱洪洲带领团队承担了交通运输部科技项目“海南火山岩熔空洞地区公路路基修筑技术研究”。在对火山熔岩区域公路路基病害进行综合分析和类别区分后,编制了海南省火山熔岩不良地质区划图。对此,朱洪洲带领团队针对火山熔岩区公路建设不同阶段提出不同的地质勘探方法,并获得了火山岩岩石的物理力学参数及其随岩石孔隙率变化的规律。
除此之外,团队通过数值模拟方法获得了火山熔岩岩性和岩熔空洞几何参数对地基稳定性的影响规律,提出了空洞地基稳定性评价指标、标准以及稳定性评价方法;通过现场试验推荐了火山岩熔空洞地区的地基处治方法及其工艺参数,编制了《海南火山岩熔空洞地区公路路基修筑技术指南》。
传承创新 探索未来
作为重庆市中青年骨干教师、国家一流课程“路基路面工程”的负责人,朱洪洲的教育工作无疑是非常出色的。他认为,培养学生的创新能力是十分重要的,因此,他不断改进教学方法和授课方式,将创新的理念、技术运用到课程教学中去,以达到最好的教学效果。
“学不懂没关系,再讲就是”,对于朱洪洲而言,让学生学好、学明白理论知识,并应用到实际操作中是很重要的事。因此在指导学生进行“重庆市公共交通存在问题及对策”“城市道路路面窨井盖沉陷问题及对策研究”“城市道路行人横穿模式分析及安全对策”等科技创新项目研究中,朱洪洲常常利用课余时间为学生答疑解惑。
作为“山区低碳环保路面材料开发利用”创新团队负责人,朱洪洲将继续带领青年教师团队基于当前对于路面功能化和环境友好的技术需求,开展前瞻性探索研究,为未来智能路面发展打好基础;基于环保要求,开发及利用固废资源化筑路材料;基于道路基础设施适应灾变能力不足等问题,提升山区道路基础设施韧性理论与技术研究深度。