废木材和混凝土,混合而成的高强度材料

东京大学下属的工业科学研究所(IIS,Institute of Industrial Science)的研究人员已经开发出一种新的技术,通过添加废弃的木材回收混凝土。他们发现正确比例的投入可以生产出一种新型建筑材料,其抗弯强度要优于原始混凝土。这项研究可能有助于大大降低建筑成本,并减少碳排放。

长期以来,混凝土一直是构建现代世界的首选材料,用于摩天大楼、桥梁和房屋等结构中。但是,随着各国努力限制其温室气体排放,混凝土生产受到了越来越多的审查。混凝土由两部分组成:集料和水泥。集料通常由卵石和碎石制成。水泥的生产被认为释放到了大量二氧化碳。

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混凝土材料(左:水泥,沙子和碎石),普通混凝土(右)

第一作者李亮解释说:“仅利用旧混凝土中的集料是不可持续的,因为新水泥的生产产生的排放仍在推动气候变化。” 因此,需要一种新的,环境友好的方法来帮助促进混凝土的循环经济。研究人员通过调节混合物的比例、压力、温度、持续时间和水含量来优化他们的新方法。找到合适比例的混凝土和再生木材对于获得强度高的混凝土至关重要。木材从木质素中获得刚性,木质素是高度交联的有机聚合物。

将混凝土碎屑和废木材压碎并混合,通过热压(加热时压缩成型),木质素填充混凝土中的空隙并在加热时充当废混凝土粉的粘合剂,科学家成功地回收了混凝土碎片,将其作为结合了混凝土和木材的新型土木工程/建筑材料。

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用这种技术生产的再生混凝土(下排:混凝土碎屑的百分比向右增加)和材料(上排:废木材和混凝土碎屑)

论文的主要作者,讲师Yuya Sakai说:“我们制造的大多数回收产品都表现出比普通混凝土更好的弯曲强度。这些发现可以促进向绿色环保,更经济的建筑业发展,不仅减少废混凝土和木材的存储,而且还有助于解决气候变化问题。”

再生混凝土甚至可能是可生物降解的,因为混凝土废料附着在木材组件上。该方法还可以扩展为回收其他类型的废弃植物,而不仅是木材,甚至是由植物、沙子和砾石制成的全新混凝土。

这项工作将在第六届国际建筑材料会议(ConMat'20)上作为“热压再生混凝土和木屑的弯曲强度的实验研究”发表。

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