Отходы легкого бетона
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2020 г. ) |
Отходы легкого бетона (WLC) — это тип легкого бетона , в котором традиционные строительные заполнители заменяются смесью измельченных отходов. [1] (термопластики, термореактивные пластмассы , стекло, шины, зола мусоросжигательных заводов , твердые сельскохозяйственные отходы и т.д.) и специальную группу добавок. Используется в инфраструктурном и строительном строительстве.
История
[ редактировать ]Бетонные изделия содержат различную смесь цемент + вода + заполнители , в зависимости от желаемого качества продукта. С ростом стоимости заполнителей и ростом осведомленности об отходах возникла необходимость уменьшить использование заполнителей и найти альтернативный способ утилизации твердых отходов. Обширные исследования и разработки примерно в начале 1960-х годов привели к созданию первых образцов легких бетонных изделий на основе полистирола, в которых заполнители (в основном камни и песок) были в значительной степени или на 100% заменены гранулятами пластмассовых материалов или пластиковыми отходами . Основной проблемой этого бетона была его мягкая консистенция.
К 1990 году группа инженеров разработала (а позже запатентовала) первую промышленно стабильную версию полистиролбетона путем добавления определенных добавок. Первоначально использованные добавки не были безопасными для здоровья и стоили слишком дорого, чтобы продукт был финансово жизнеспособным, но продукт достиг 3-4 Н/мм. 2 прочность на сжатие, которой хватило для утепления стен. Это также доказало, что этот процесс возможен.
В 2001 году, пытаясь коммерциализировать технологию, они заменили связующие материалы нейтральной для здоровья полимерной добавкой. Завершены лабораторные испытания на огнестойкость и испытания на сжатие. Этот легкий полистиролбетон оказался структурно устойчивым, легким по весу (от 100 до 300 кг/м2). 3 ) и 100% огнезащита. Запрос из Аргентины привел к окончательной разработке продукта, в котором они выявили большую проблему, связанную с отходами сосновых листьев, и заинтересовались, можно ли их использовать в качестве заполнителей. Это привело в 2004 году к осознанию того, что не только полистирол может выполнить эту задачу, но и любой достаточно мелкий тип твердых отходов, а значит, и любая измельченная смесь твердых отходов.
Патент был подан в 2015 году. [2] и награжден в 2017/2018 году и охватывает любую возможную добавку, позволяющую заменить (полностью или частично) натуральные заполнители смешанными измельченными гранулами твердых отходов.
Полученный продукт из отходов легкого бетона охватывает группу из примерно 3000 возможных конечных продуктов. В том числе полистиролбетон, тяжелый пластичный бетон, бетон из сожженной золы, бетон из пустынного песка и многое другое, в результате чего на момент написания было получено около 400 образцов с различными физическими качествами. Как правило, прочность на сжатие конечной продукции составляет от 3 Н/мм. 2 до 12 Н/мм 2 при весе 100 кг/м 3 до 800 кг/м 3 . Традиционный гравийно-бетон может иметь прочность 40 Н/мм. 2 прочные и весят более 2000 кг/м. 3 .
Технология
[ редактировать ]Специальная добавка производится в заводских условиях и доставляется к месту применения в мешках по 5–25 кг. Смешивается с цементом (100–300 кг/м2). 3 ), отходы (1,1-1,2 м 3 ) и вода (100-300 литров) плюс 5 кг/м. 3 порошковой добавки.
К потенциальным отходам относятся: океанские отходы, огнестойкие пластмассы, термореактивные пластмассы, материнские платы компьютеров и телефонов, пенопласт, нейлоновые пакеты, сельскохозяйственные культуры, стеклянные и резиновые изделия, сожженный зольный остаток и другие отходы производства энергии, побочные продукты промышленной переработки, упаковочные материалы и многое другое. . Сырье измельчается до толщины менее 10 мм, его не нужно отбирать и мыть. В качестве основного или наполнителя можно использовать пустынный песок или заполнители низкого качества.
На рабочей площадке для смешивания, перекачивания или заливки необходимы только традиционно используемые инструменты для обработки бетона, что означает отсутствие дополнительных затрат и очень высокую доступность на рынке. Стоимость замены технологии практически равна нулю.
Циклическая экономика
[ редактировать ]Произведенные отходы легкого бетона могут быть на 100% пригодны для вторичной переработки в конце жизненного цикла продукта (или в случае форс-мажорных обстоятельств) путем простого измельчения бетона на месте и повторного смешивания его с новой партией отходов легкого бетона на неопределенное количество дней. раз.
Лабораторные результаты не показали никакого пиявочного или другого воздействия процесса или продукта, загрязняющего окружающую среду. [ нужна ссылка ]
Общее использование
[ редактировать ]Неприменимо для: несущего конструкционного бетона, контактной поверхности с высоким коэффициентом трения.
- Отходы пластика для дорог/шоссе
- Основание дома
- Изоляционные стены
- Кирпичи и блоки
- Сборные стены
Сопоставимые технологии переработки отходов
[ редактировать ]Пластиковый асфальт / пластиковая дорога
[ редактировать ]На протяжении десятилетий (неизвестно) производители асфальта включают около 0,5% мягкого пластика. [3] в асфальтовой смеси для повышения долговечности дороги и, по крайней мере, незначительного снижения затрат на строительство дорожных покрытий. Вероятно, это самая известная на сегодняшний день технология «пластиковых дорог». Она улучшает качество верхнего слоя дороги. Используемые типы пластиков очень ограничены, поскольку они должны плавиться в асфальтовой смеси при температуре 165 градусов по Цельсию ( термопластики ), а технология требует высоких первоначальных инвестиций и низкой расширяемости. Для сравнения: пластиковые дороги утверждают, что выбрасывается 8–10 кг (или 4–6%) отобранных и промытых пластиковых отходов на дорожном покрытии. на тонну асфальта [4] в то время как отходы легкого бетона могут утилизировать около 800 кг/тонну дорожного бетона, измельчая и перемешивая при комнатной температуре с низким энергопотреблением. Однако эти две технологии можно объединить на одном участке дороги. Из мягкого пластика можно построить пластиковые блоки в качестве элементов дорожного строительства, что представляет собой сложный процесс и приводит к получению перерабатываемого дорожного материала, который имеет риск пожароопасности, поскольку он изготовлен из легковоспламеняющегося пластика. [5]
Пластиковые кирпичи
[ редактировать ]Некоторые термопласты можно расплавить и спрессовать в твердые пластиковые кирпичи. Сырье очень ограничено, оборудование может быть дорогостоящим, а скорость производства также ограничена технологией. Кирпичи можно спрессовать вручную и расплавить в печи своими руками, что приводит к низкой стоимости и низкой производительности. [6] Другой способ хранения мягкого бытового пластика — вручную сжать его в пластиковую бутылку для напитков и сложить в виде строительных блоков. [7] как бесплатный строительный материал.
Резиновое дорожное основание
[ редактировать ]Гранулы автомобильных шин используются в дорожном основании в качестве стабилизирующего слоя или в небольших количествах в качестве связующего вещества в асфальте. Объемная доля бетона очень мала.
Текущие исследования
[ редактировать ]Существует большое количество исследований, которые проводились и продолжают проводиться с целью изучения возможности использования отходов пластика и других отходов в легком бетоне. Это становится еще более важным, поскольку спрос на бетон увеличивается и продолжает усугублять катастрофические последствия добычи песка и гравия, а также общие выбросы углерода, возникающие в результате производства бетона. [8]
Бетон, наполненный пластиком
[ редактировать ]Замена мелких заполнителей в бетоне (например, песка) пластиком естественным образом снизит модуль Юнга и прочность материала на сжатие, поскольку пластмассы имеют более низкую прочность, чем типичные мелкие заполнители, а их гидрофобные свойства уменьшают их адгезию к бетонной матрице на границе раздела фаз. переходная зона . [9] Это делает пластмассы пригодными для использования в легком бетоне, где прочность на сжатие менее важна. [10]
Исследования в целом показали, что замена мелких заполнителей пластиком примерно на 10% оптимальна для минимизации снижения прочности, вызванного добавлением пластика. [10] [11] Другие преимущества добавления пластиковых заполнителей в бетон включают снижение теплопроводности, снижение плотности и увеличение энергии разрушения. [9]
Было проведено несколько исследований для решения проблемы сцепления пластика с бетонной матрицей. Исследования показывают, что обработка пластикового заполнителя гамма-излучением перед добавлением в бетон повышает прочность материала на сжатие. С помощью этого метода студенты Массачусетского технологического института смогли производить бетон, который на 20% прочнее обычного бетона. [12] Аналогичным образом было показано, что предварительная обработка ПЭТ микроволновым излучением улучшает адгезию с цементным тестом. [13] Также проводятся исследования по оценке использования восстановителей воздуха для увеличения адгезии. [9]
Другие отходы
[ редактировать ]Помимо пластика, для замены мелких заполнителей в бетоне могут быть полезны и другие отходы, в зависимости от требований к таким характеристикам, как удельный вес, удельная прочность и распределение частиц по размерам. Исследователи продемонстрировали пригодность для этой цели материалов, включая скорлупу кокосового ореха, стеклянный порошок, скорлупу масличной пальмы, отходы глиняного кирпича и различные виды золы. [8]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «МАСУКО легкий бетон» . Проверено 13 ноября 2020 г.
- ^ Автобус, Карой. «Заявка на патент: бетонные отходы» (PDF) . Проверено 15 ноября 2020 г.
- ^ Макшеффри, Коннор. «Пластик в дорожном покрытии» . Проверено 13 ноября 2020 г.
- ^ «Пластиковые дороги в Индонезии» . Джакарта Пост . Проверено 13 ноября 2020 г.
- ^ «ПластикРоуд» . Проверено 13 ноября 2020 г.
- ^ «Пластиковые кирпичи, спрессованные вручную» . Проверено 13 ноября 2020 г.
- ^ «ЭкоКирпичи» . Проверено 13 ноября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Джунаид, Мухаммад Фейсал; Рехман, Зия ур; Куруц, Михал; Медведь, Игорь; Бачинскас, Дариус; Чурпек, Якуб; Чекон, Мирослав; Иджаз, Науман; Ансари, Ваджахат Саммер (14 февраля 2022 г.). «Легкий бетон с точки зрения устойчивого повторного использования побочных продуктов отходов» . Строительство и строительные материалы . 319 : 126061. doi : 10.1016/j.conbuildmat.2021.126061 . ISSN 0950-0618 . S2CID 245345604 .
- ^ Jump up to: а б с Жакоб-Вайанкур, Колен; Сорелли, Лука (10 сентября 2018 г.). «Характеристика бетонных композитов с переработанными пластиковыми заполнителями из потоков постпотребительских материалов» . Строительство и строительные материалы . 182 : 561–572. doi : 10.1016/j.conbuildmat.2018.06.083 . ISSN 0950-0618 . S2CID 139577252 .
- ^ Jump up to: а б Ибхадоде, Осаги (октябрь 2017 г.). «Использование отходов пластмасс в композитах на основе цемента для производства легкого бетона» . Международный журнал исследований в области машиностроения сегодня . 2 (5) – через ResearchGate.
- ^ Далхат, Мухаммед А.; Ваххаб, Хамад аль-Абдул; Аль-Адхам, Халил (август 2019 г.). «Асфальтобетон из переработанных пластиковых отходов посредством замены минеральных заполнителей и модификации связующего» . Журнал материалов в гражданском строительстве . 31 (8). дои : 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002744 . S2CID 181545017 – через ResearchGate.
- ^ Шефер, Кэролайн Э.; Купваде-Патил, Кунал; Ортега, Майкл; Сориано, Кармен; Бююкозтюрк, Орал; Уайт, Энн Э.; Шорт, Майкл П. (01 января 2018 г.). «Облученный переработанный пластик в качестве добавки к бетону для улучшения химико-механических свойств и снижения выбросов углекислого газа» . Управление отходами . 71 : 426–439. дои : 10.1016/j.wasman.2017.09.033 . ISSN 0956-053X . ПМИД 29033018 .
- ^ Абу-Салим, Махмуд; Чжугэ, Ян; Гасанлы, Реза; Эллис, Марк; Рахман, штат Мизанур; Леветт, Питер (01 декабря 2021 г.). «Обработка микроволновым излучением для повышения прочности бетона с переработанным пластиковым заполнителем» . Тематические исследования в области строительных материалов . 15 : e00728. doi : 10.1016/j.cscm.2021.e00728 . ISSN 2214-5095 .
| История | |
|---|---|
| Состав | |
| Производство | |
| Строительство | |
| Наука | |
| Типы | |
| Приложения | |
| Организации | |
| Стандарты | |
| См. также | |
