Engangsmasker kunne bruges til at forbedre beton

Med de gennemgående engangsmasker under pandemien, der nu udgør et miljøproblem, har forskere demonstreret ideen om at inkorporere gamle masker i en cementblanding for at skabe stærkere og mere holdbar beton.

I et papir offentliggjort i tidsskriftet, Materials Letters , et forskerhold fra Washington State University viste, at blandingen med maskematerialer var 47 % stærkere end almindeligt anvendt cement efter en måneds hærdning.

"Disse affaldsmasker kunne faktisk være en værdifuld vare, hvis du behandler dem ordentligt," sagde Xianming Shi, professor og midlertidig formand for Institut for Civil- og Miljøteknik og den tilsvarende forfatter på papiret. "Jeg kigger altid efter affaldsstrømme, og min første reaktion er 'hvordan gør jeg det til noget brugbart i beton eller asfalt?'"

Produktion af cement er en kulstofintensiv proces, der er ansvarlig for så meget som 8 % af kulstofemissionerne på verdensplan. Mikrofibre tilsættes allerede nogle gange til cementbeton for at styrke det, men de er dyre. Den mikrofiberarmerede beton kan potentielt reducere mængden af ​​cement, der er nødvendig for et projekt eller få betonen til at holde længere, hvilket sparer kulstofemissioner samt penge til bygherrer og ejere.

Lavet af et polypropylen- eller polyesterstof, hvor det kommer i kontakt med huden, og en ultrafin polypropylenfiber til filtreringslagene, medicinske masker har fibre, der kan være nyttige til betonindustrien. Hvis de ikke genbruges, kan engangsmasker forblive i miljøet i årtier og udgøre en risiko for økosystemet.

"Dette arbejde viser en teknologi til at omdirigere de brugte masker fra affaldsstrømmen til en applikation af høj værdi," sagde Shi.

I deres proof-of-concept-arbejde udviklede forskerne en proces til at fremstille små maskefibre, der spænder fra fem til 30 millimeter i længden, og tilføjede dem derefter til cementbeton for at styrke den og forhindre dens revner. Til deres test fjernede de metal- og bomuldsløkkerne fra maskerne, skar dem op og indarbejdede dem i almindelig Portland-cement, den mest almindelige type cement, der bruges over hele verden og den grundlæggende ingrediens til beton, mørtel og fuger.

De blandede maskens mikrofibre i en opløsning af grafenoxid, før de tilsatte blandingen til cementpasta. Grafenoxidet giver ultratynde lag, der hæfter kraftigt til fiberoverfladerne. Sådanne maskemikrofibre absorberer eller spreder brudenergien, der ville bidrage til små revner i betonen. Uden fibrene ville disse mikroskopiske revner i sidste ende føre til bredere revner og materialets svigt.

Forskerne udfører flere undersøgelser for at teste deres idé om, at de grafenoxid-behandlede mikrofibre også kan forbedre betonens holdbarhed og beskytte den mod frostskader og mod afisningskemikalier, der bruges på vejbaner. De forestiller sig også at anvende denne teknologi til genanvendelse af andre polymermaterialer, såsom kasseret tøj, for at tilskynde til indsamling af sådant affald. + Udforsk yderligere

Fremtidige byer kunne 3D-printes ved hjælp af beton lavet med genbrugsglas