廢棄地毯纖維成混凝土強(qiáng)化劑 變廢為寶

      全球每年有大量的地毯和其它相關(guān)的紡織廢棄物，不論是焚燒還是掩埋都會環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。目前，科學(xué)家們正研究將地毯中的纖維加入混凝土以增強(qiáng)其韌性，變廢為寶。

　　世界上每年產(chǎn)生大量的地毯廢棄物。在歐洲約有160萬噸，其中60%進(jìn)入垃圾掩埋場，剩余的進(jìn)焚燒廠。在美國，地毯廢料的處理量占整體垃圾處理量的3.5%。地毯纖維在焚燒和掩埋過程會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，嚴(yán)重影響環(huán)境安全。

　　如何對地毯中的纖維再利用，一直是科學(xué)家們思考的。今年9月《建筑和建筑材料》雜志刊登一篇論文，介紹了澳洲皇家墨爾本理工大學(xué)的團(tuán)隊如何將這些纖維摻入混凝土中，以增強(qiáng)其強(qiáng)度和韌性。該研究成果11月12日公布在該校的新聞社上。

　　澳洲皇家墨爾本理工大學(xué)研究團(tuán)隊與澳洲紡織品回收協(xié)會、維多利亞州議會等合作，利用廢棄地毯中的纖維增強(qiáng)混凝土性能，使其在鑄造時產(chǎn)生的收縮裂縫減少了30%。

　　研究人員將地毯常用的尼龍、聚丙烯（PP）、聚酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯（社媒）纖維加入混凝土，并鑄造成圓柱和方形柱。之后對他們進(jìn)行壓縮、彎曲、劈裂拉伸、干燥收縮的測試以觀察結(jié)果，并進(jìn)一步對改良的混凝土實(shí)行優(yōu)化。

　　結(jié)果顯示，當(dāng)親水性的社媒纖維、疏水性聚酯、PP纖維使用的體積比，從0.3%增加到0.5%時，混凝土的可加工性出現(xiàn)明顯的下降。

　　他們還觀察到，混凝土加入四種地毯纖維靜置干燥時間越久（7天到90天），抗壓強(qiáng)度就略為提升，但纖維使用比例若從0.3%增加到0.5%時，會讓混凝土的抗壓強(qiáng)度降低、抗彎強(qiáng)度與拉伸強(qiáng)度上升。不過，含有較粗社媒和纖維的混凝土，會因?yàn)樵黾永w維的使用量，降低凝土的拉伸強(qiáng)度。

　　此外，四種纖維加入混凝土，都可以減少混凝土的收縮量，這有助于混凝土在鑄造和干燥過程中減少內(nèi)部細(xì)小開裂。另外，這些纖維也能降低混凝土孔隙率，且隨著固化時間增加，混凝土的整體孔隙率會更低，但較粗的纖維容易造成更多孔隙降低混凝土的致密度，使其內(nèi)部出現(xiàn)細(xì)小的裂縫。

　　該團(tuán)隊還得到混凝土加入尼龍、聚酯和社媒地毯纖維的最佳配比。當(dāng)纖維長度在12毫米、體積比為0.3%時，能讓混凝土獲得最佳性能，但PP纖維則是在體積比為0.5%時，可以讓混凝土得到最佳性能。

　　他們還觀察到，這些纖維在混凝土中起到了橋接作用，能夠增強(qiáng)混凝土的機(jī)械性能抵抗裂縫產(chǎn)生，但使用過多的纖維則容易導(dǎo)致纖維結(jié)成團(tuán)塊，這些團(tuán)塊會增加混凝土的裂縫，并降低其收縮性能和機(jī)械性。

　　研究人員表示，這項(xiàng)研究的目的是讓大家知曉，纖維哪些比例能夠有效增加混凝土的強(qiáng)度。未來會研究如何讓更多的纖維增加混凝土的性能，以提高廢棄纖維的應(yīng)用范圍，并減少廢地毯被焚燒和掩埋的命運(yùn)。

　　澳洲皇家墨爾本理工大學(xué)的首席研究員查米拉·古納塞卡拉博士對該校的新聞室表示，混凝土在鑄造過程中，容易因干燥出現(xiàn)體積縮縮和產(chǎn)生細(xì)小裂縫，這些裂紋會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)過早腐蝕，且危及其結(jié)構(gòu)完整性和安全性?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)這種廢地毯纖維，可以讓混凝土的拉伸強(qiáng)度提高40%，并減少混凝出現(xiàn)收縮和裂紋過多的問題?！?/p>

　　該校紡織和材料科學(xué)家沙迪·胡希亞爾博士則補(bǔ)充說，“目前有高達(dá)70%的紡織廢料，可以轉(zhuǎn)變成為混凝土里的可用纖維?！?/p>