Forskere bruger genanvendt kulfiber til at forbedre permeable belægninger

Et forskerhold fra Washington State University løser et højteknologisk affaldsproblem, mens de tager fat på den miljømæssige udfordring med afstrømning af regnvand.

Forskerne har vist, at de i høj grad kan styrke permeable belægninger ved at tilføje affaldskulfiberkompositmateriale. Deres genbrugsmetode, beskrevet i marts-udgaven af Journal of Materials in Civil Engineering , kræver ikke brug af meget energi eller kemikalier - en kritisk faktor for genbrug af affaldsmaterialer.

Traditionel vs. gennemtrængelig

I modsætning til den uigennemtrængelige fortov, der bruges til de fleste veje og parkeringspladser, Gennemtrængende beton tillader regnvand frit at dræne og sive ned i jorden nedenunder. På grund af stigende bekymring for oversvømmelser i byområder og krav til styring af regnvandsafstrømning, flere byer har forsøgt at bruge den gennemtrængelige beton på parkeringspladser og lavt trafikerede gader. Men fordi den er meget porøs, den er ikke så holdbar som den traditionelle beton, der bruges på større veje.

Genbrug af kulfiber

Kulfiber kompositter, imens, er blevet mere og mere populære i adskillige brancher. Super let og stærk, materialet bruges i alt fra flyvinger til vindmøller og biler. Mens markedet vokser omkring 10 procent om året, imidlertid, industrier har ikke fundet ud af en måde at genbruge deres affald på, hvilket er hele 30 procent af det materiale, der bruges i produktionen.

Anført af Karl Englund, forskningslektor, og Somayeh Nassiri, adjunkt ved Institut for Byggeri og Miljø, forskerne tilføjede kulfiberkompositskrot, som de modtog fra Boeings produktionsfaciliteter, til deres gennemtrængelige betonblanding. De brugte mekanisk fræsning til at forfine kompositstykkerne til de ideelle størrelser og former. Det tilsatte materiale øgede i høj grad både holdbarheden og styrken af ​​gennemtrængelig beton.

"Med hensyn til bøjningsstyrke, vi fik rigtig gode resultater - lige så højt som traditionel beton, og det dræner stadig rigtig hurtigt, " sagde Nassiri.

Fræsning vs. varme eller kemikalier

Forskerne brugte billige fræseteknikker i stedet for varme eller kemikalier til at skabe et forstærkende element fra affaldskulfiberkompositterne. De fastholdt og brugte komposittenes oprindelige styrke ved at holde dem i deres hærdet sammensatte form. Deres blanding krævede også at bruge meget af kompositmaterialet, hvilket ville være ideelt for affaldsproducenter.

"Du tager allerede affald - du kan ikke tilføje en masse penge til skraldet og få et produkt, " sagde Englund. "Nøglen er at minimere energien og holde omkostningerne nede."

Kompositmaterialerne blev spredt gennem belægningsblandingen for at give ensartet styrke.

Test og mainstreaming

Mens de har vist materialet fungerer i laboratorieskala, forskerne er begyndt at foretage virkelige tests på belægningsapplikationer. De arbejder også med industrien for at begynde at udvikle en forsyningskæde.

"I laboratoriet arbejder dette på at øge permeabel belægningens holdbarhed og styrke, " sagde Nassiri. "Det næste skridt er at finde ud af, hvordan man gør det mainstream og udbredt."

Forskningen til dette projekt blev muliggjort gennem et partnerskab med Boeing Company.