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一次性口罩回收后有了新“去处”,加入水泥中可将混凝土强度提高47%


疫情期间普遍使用的一次性口罩现在带来了环境问题,研究人员展示了将旧口罩融入水泥混合物的想法,以制造更坚固、更耐用的混凝土。


华盛顿州立大学的一个研究小组在《材料快报》上发表的一篇论文中显示,经过一个月的养护后,使用口罩材料的混合物比常用水泥的强度高47%。


“如果处理得当,这些废弃口罩实际上可能是一种有价值的商品,我一直在寻找废物流,我的第一反应是‘如何将其转化为混凝土或沥青中可用的东西?’”土木与环境工程系教授兼临时主任、论文通讯作者石显明说。

水泥生产是一个碳密集型过程,占全球碳排放量的8%。微纤维有时已经被添加到水泥混凝土中以增强其强度,但它们很昂贵。超细纤维增强混凝土可能会减少项目所需的水泥量,或使混凝土使用寿命更长,从而为建筑商和业主节省碳排放和资金。


医用口罩由与皮肤接触的聚丙烯或聚酯织物和用于过滤层的超细聚丙烯纤维制成,其纤维可用于混凝土行业。如果不重复使用,一次性口罩可能会在环境中保留数十年,并对生态系统构成风险。


这项工作展示了一种将用过的口罩从废物流转移到高价值应用的技术。


在他们的概念验证工作中,研究人员开发了一种制造微小屏蔽纤维的工艺,长度从5毫米到30毫米不等,然后将其添加到水泥混凝土中,以加强其强度并防止其开裂。为了进行测试,他们从口罩上取下金属环和棉环,将其切割并加入普通硅酸盐水泥中。普通硅酸盐水泥是世界上最常用的水泥类型,也是混凝土、砂浆和水泥浆的基本成分。

他们将掩膜微纤维混合到氧化石墨烯溶液中,然后将混合物加入到水泥糊中。氧化石墨烯提供了超薄层,能牢固地粘附在纤维表面。这种掩模微纤维会吸收或消散断裂能量,这将有助于防止混凝土中的微小裂缝生成。如果没有纤维,这些微小的裂纹最终会导致更大的裂纹和材料的失效。


研究人员正在进行更多的研究,以验证他们的想法,即石墨烯氧化物处理过的超细纤维也可以提高混凝土的耐久性,并保护它免受冻伤和道路上使用的除冰化学品的影响。他们还设想将这项技术应用于其他聚合物材料的回收,比如废弃的衣服,以鼓励收集这类废物。




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