Een onderzoeksteam van de Washington State University lost een hightech afvalprobleem op en pakt tegelijkertijd de milieu-uitdaging van regenwaterafvoer aan.

De onderzoekers hebben laten zien dat ze doorlatende verhardingen sterk kunnen versterken door het toevoegen van afvalmateriaal van koolstofvezelcomposiet. Hun recyclingmethode, beschreven in het maartnummer van de Tijdschrift voor materialen in civiele techniek , vereist niet veel energie of chemicaliën - een kritische factor voor het recyclen van afvalmaterialen.

Traditioneel versus doorlatend

In tegenstelling tot de ondoordringbare bestrating die voor de meeste wegen en parkeerplaatsen wordt gebruikt, doorlatend beton zorgt ervoor dat regenwater vrij kan weglopen en in de onderliggende grond kan sijpelen. Vanwege de toenemende bezorgdheid over overstromingen in stedelijke gebieden en de eisen om de afvoer van hemelwater te beheersen, verschillende steden hebben geprobeerd het doorlatende beton te gebruiken op parkeerplaatsen en autoluwe straten. Maar omdat het zeer poreus is, het is niet zo duurzaam als het traditionele beton dat op hoofdwegen wordt gebruikt.

Recycling van koolstofvezel

Koolstofvezelcomposieten, In de tussentijd, zijn steeds populairder geworden in tal van industrieën. Superlicht en sterk, het materiaal wordt overal in gebruikt, van vliegtuigvleugels tot windturbines en auto's. Terwijl de markt met ongeveer 10 procent per jaar groeit, echter, industrieën hebben geen manier gevonden om hun afval gemakkelijk te recyclen, dat is maar liefst 30 procent van het materiaal dat bij de productie wordt gebruikt.

Onder leiding van Karl Englund, universitair hoofddocent, en Somayeh Nassiri, universitair docent bij de afdeling Civiele Techniek en Milieutechniek, de onderzoekers voegden koolstofvezelcomposietschroot toe dat ze ontvingen van de productiefaciliteiten van Boeing aan hun doorlatende betonmix. Ze gebruikten mechanisch frezen om de composietstukken te verfijnen tot de ideale maten en vormen. Het toegevoegde materiaal verhoogde zowel de duurzaamheid als de sterkte van doorlatend beton aanzienlijk.

"In termen van buigsterkte, we kregen echt goede resultaten - zo hoog als traditioneel beton, en het loopt nog steeds erg snel leeg, ' zei Nassiri.

Frezen versus hitte of chemicaliën

De onderzoekers gebruikten goedkope freestechnieken in plaats van hitte of chemicaliën om een ​​versterkend element te maken van de afvalkoolstofvezelcomposieten. Ze behielden en maakten gebruik van de oorspronkelijke sterkte van de composieten door ze in hun uitgeharde composietvorm te bewaren. Hun mix vereiste ook het gebruik van veel van het composietmateriaal, wat ideaal zou zijn voor afvalproducenten.

"Je bent al bezig met afval - je kunt niet een hoop geld aan afval toevoegen en een product krijgen, "zei Englund. "De sleutel is om de energie te minimaliseren en de kosten laag te houden."

De composietmaterialen werden door de bestratingsmix gedispergeerd om een ​​uniforme sterkte te verschaffen.

Testen en mainstreamen

Hoewel ze hebben aangetoond dat het materiaal werkt op laboratoriumschaal, de onderzoekers beginnen real-world tests uit te voeren op bestratingstoepassingen. Ze werken ook samen met de industrie om een ​​supply chain te ontwikkelen.

"In het laboratorium werkt dit om de duurzaamheid en sterkte van doorlatende bestrating te vergroten, "zei Nassiri. "De volgende stap is om erachter te komen hoe het mainstream en wijdverbreid kan worden."

Het onderzoek voor dit project is mogelijk gemaakt door een samenwerking met de Boeing Company.