變廢為寶:廢棄碳纖維可提高透水混凝土耐久性和強(qiáng)度

材料科技在線 · 2018-03-06 10:09 留言

  華盛頓州立大學(xué)的一個(gè)研究小組正在解決一個(gè)高科技廢棄品問(wèn)題,同時(shí)解決了關(guān)于雨水徑流的環(huán)境挑戰(zhàn)。

  研究小組證明了,通過(guò)添加廢棄碳纖維復(fù)合材料,他們可以大大加強(qiáng)道路的滲水性。他們的回收方法發(fā)表在《土木工程材料》雜志的三月刊上,并且不需要消耗大量的能源或化學(xué)品——這是回收廢料的一個(gè)關(guān)鍵因素。

  傳統(tǒng)路面VS滲水路面

  與大多數(shù)道路和停車(chē)場(chǎng)使用的不透水的路面不同,透水混凝土使雨水可以自由地排到并滲入地下。由于人們對(duì)城市地區(qū)的洪水的擔(dān)憂和暴雨徑流的要求日益增加,一些城市已經(jīng)嘗試在停車(chē)場(chǎng)和低交通街道使用透水混凝土。

  回收碳纖維

  與此同時(shí),碳纖維復(fù)合材料在眾多行業(yè)中越來(lái)越受歡迎。由于低密度和高強(qiáng)度,該材料的用途非常廣泛:從飛機(jī)機(jī)翼到風(fēng)力渦輪機(jī)和汽車(chē)。然而,盡管市場(chǎng)每年增長(zhǎng)10%,但工業(yè)還沒(méi)有找到一種方法可以很容易地回收它們的廢物,這相當(dāng)于生產(chǎn)中所用材料的30%。

  研究人員由土木與環(huán)境工程學(xué)院的助理教授Karl Englund和Somayeh Nassiri領(lǐng)導(dǎo),他們從波音制造設(shè)施獲得了碳纖維復(fù)合材料廢棄物,并將其加入到他們的透水混凝土混合物中。他們用機(jī)械銑削把復(fù)合材料加工成理想的尺寸和形狀。增加的材料大大增加了透水混凝土的耐久性和強(qiáng)度。

  “在抗彎強(qiáng)度方面,我們?nèi)〉昧撕芎玫男Ч蛡鹘y(tǒng)的混凝土一樣高,而且它的排水速度非???。” Nassiri說(shuō)。

 銑削VS熱和化學(xué)品

  研究人員使用了廉價(jià)的銑削技術(shù),而不是用熱或化學(xué)品來(lái)從廢碳纖維復(fù)合材料中制造出一種增強(qiáng)元素。通過(guò)將復(fù)合材料保持在固化形式,他們維持并使用了復(fù)合材料的原始強(qiáng)度。他們的混凝土混合物也需要使用許多復(fù)合材料,這對(duì)廢物產(chǎn)生者來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息。

  “你是在處理廢物——你不能把一大筆錢(qián)加到垃圾里去生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品,”英格倫說(shuō),“關(guān)鍵是要盡量減少能源消耗,降低成本?!?

  復(fù)合材料被分散在整個(gè)路面結(jié)構(gòu)中,提供均勻的強(qiáng)度。

  測(cè)試并主流化

  在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模內(nèi)展示過(guò)了這些材料后,研究人員已經(jīng)開(kāi)始在路面應(yīng)用上進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試。他們還與工業(yè)界合作來(lái)開(kāi)始發(fā)展供應(yīng)鏈。

  “在實(shí)驗(yàn)室里,這種方法可以提高滲透性路面的耐久性和強(qiáng)度。下一步是找到如何使它成為主流和普遍的方法。” Nassiri說(shuō)。

  該項(xiàng)目的研究是通過(guò)與波音公司的合作而得以實(shí)現(xiàn)的。


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