Исследовательская группа Университета штата Вашингтон решает проблему высокотехнологичных отходов, одновременно решая экологическую проблему ливневых стоков.
Исследователи показали, что они могут значительно укрепить проницаемые тротуары, добавляя отходы композитного материала из углеродного волокна. Их метод переработки, описанный в мартовском выпуске Journal of Materials in Civil Engineering, не требует использования большого количества энергии или химикатов, что является критическим фактором при переработке отходов.
Традиционный и предыдущий
В отличие от водонепроницаемого покрытия, которое используется для большинства дорог и парковок, проницаемый бетон позволяет дождевой воде свободно стекать и просачиваться в землю под ним. Из-за растущей обеспокоенности по поводу наводнений в городских районах и требований по контролю ливневых стоков в нескольких городах пытались использовать водопроницаемый бетон на парковках и улицах с низкой интенсивностью движения. Но поскольку он очень пористый, он не такой прочный, как традиционный бетон, который используется на основных дорогах.
Переработка углеродного волокна
Композиты из углеродного волокна становятся все более популярными во многих отраслях промышленности. Сверхлегкий и прочный материал используется во всем: от крыльев самолетов до ветряных турбин и автомобилей. Несмотря на то, что рынок растет примерно на 10 процентов в год, отрасли промышленности еще не придумали способ легко перерабатывать свои отходы, которые составляют до 30 процентов материалов, используемых в производстве.
Под руководством Карла Инглунда, доцента-исследователя, и Сомайи Нассири, доцента кафедры гражданской и экологической инженерии, исследователи добавили композитный углеродный волокнистый лом, который они получили с производственных предприятий Boeing, в свою водопроницаемую бетонную смесь. Они использовали механическое фрезерование, чтобы довести композитные детали до идеальных размеров и форм. Добавленный материал значительно увеличил долговечность и прочность водопроницаемого бетона.
«Что касается прочности на изгиб, мы получили действительно хорошие результаты - такие же высокие, как у традиционного бетона, и при этом он очень быстро дренируется», - сказал Нассири.
Измельчение по сравнению с нагреванием или химическими веществами
Исследователи использовали недорогие методы фрезерования вместо тепла или химикатов, чтобы создать армирующий элемент из отходов композитов углеродного волокна. Они сохранили и использовали первоначальную прочность композитов, сохраняя их в отвержденной композитной форме. Их смесь также требовала использования большого количества композитного материала, который был бы идеальным для производителей отходов.
«Вы уже берете отходы - вы не можете добавить кучу денег в мусор и получить продукт», - сказал Инглунд. «Ключ в том, чтобы свести к минимуму потребление энергии и снизить затраты».
Композитные материалы были распределены по смеси дорожного покрытия для обеспечения равномерной прочности.
Тестирование и внедрение
Хотя они продемонстрировали, что материал работает в лабораторных условиях, исследователи начинают проводить реальные испытания на дорожном покрытии. Они также работают с промышленностью, чтобы начать развивать цепочку поставок.
«В лаборатории это работает, чтобы увеличить долговечность и прочность водопроницаемого покрытия», - сказал Нассири. «Следующий шаг - выяснить, как сделать его основным и широко распространенным».
Исследование для этого проекта стало возможным благодаря партнерству с компанией Boeing.