科学家用切碎的PPE制造更坚固的混凝土 强度提高22%

科学家用切碎的PPE制造更坚固的混凝土强度提高22%科学家们在更耐用的混凝土形式方面不断取得进展，澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT）的工程师们在这项研究的最前沿已经工作了一段时间。他们的最新例子同时解决了正在进行的大流行病所产生的大量废物，展示了一种结合了切碎的个人防护设备（PPE）的混凝土形式，以提高性能。RMIT的研究人员在思考混凝土的新方法时并不害怕发挥创造力，他们从轮胎、龙虾壳和钢渣等各种材料中寻找灵感。去年，他们还展示了如何将一次性口罩加工成更坚固的再生混凝土骨料，用于道路铺设。这一次，该团队扩大了他们的工作范围，包括新冠大流行产生的其他废物。据研究人员称，全球每天平均生产约54000吨个人防护设备，全世界每月约有1290亿个一次性口罩被丢弃。他们的研究可能发现了一种赋予这些材料第二次生命的新方法。在三项研究中，研究小组将粉碎的医用罩衣、橡胶手套和口罩以不同的浓度加入到混凝土中，浓度从0.1到0.25%不等。研究发现，橡胶手套可以将混凝土的抗压强度提高22%，而口罩可以将其提高17%。同时，切碎的罩衣将抗压强度提高了15%，弹性提高了12%，抗弯曲应力提高了21%。李杰教授说：“我们都见过一次性口罩在我们的街道上乱扔，但即使这些废物被妥善处理，最终也都被填埋了。通过循环经济的方法，我们可以使这些废物不被填埋，同时充分利用这些材料的全部价值来创造更好的产品--这是一个全方位的胜利。”该团队的目标是调查将不同PPE项目混合在一起的性能优势，并与卫生和建筑行业合作，努力进行现场试验。该研究的共同负责人RajeevRoychand博士说：“虽然我们的研究还处于早期阶段，但这些有希望的初步发现是朝着开发有效的回收系统，使一次性PPE废物不被填埋的方向迈出的重要一步。”这三项研究发表在《建筑材料案例研究》、《整体环境科学》和《清洁生产杂志》等杂志上。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1308521.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1308521.htm

科学家发明轻质机械可调混凝土系统 具有能量收集和传感能力

科学家发明轻质机械可调混凝土系统具有能量收集和传感能力描绘在高速公路上使用的新型超材料混凝土的概念作品皮特大学土木与环境工程系助理教授AmirAlavi说："现代社会在建筑中使用混凝土已经有几百年了，这是由古罗马人最初创造的，在我们的基础设施项目中大量使用混凝土意味着需要开发新一代的混凝土材料，使其更加经济和环境可持续，同时提供先进的功能。我们相信，通过在建筑材料的开发中引入超材料范式，我们可以实现所有这些目标。"Alavi和他的团队之前已经开发了自我意识的超材料，并探索了它们在智能植入物等应用中的用途。这项研究引入了超材料在混凝土创造中的使用，使材料有可能被专门设计用于其目的。脆性、灵活性和可塑性等属性可以在材料的创造过程中进行微调，使建设者能够在不牺牲强度或寿命的情况下减少材料的使用。这个项目提出了第一个具有超压缩性和能量收集能力的复合超材料混凝土。这种轻质和机械可调的混凝土系统可以为混凝土在各种应用中的使用打开一扇大门，如机场的减震工程材料，以帮助减缓失控的飞机或地震基础隔离系统。不仅如此，这种材料还能够发电。虽然它不能产生足够的电力来向电网送电，但产生的信号将足以为路边的传感器供电。超材料混凝土在机械激励下自我产生的电信号也可用于监测混凝土结构内部的损坏，或监测地震，同时减少其对建筑物的影响。最终，这些智能结构甚至可以为嵌入道路内部的芯片供电，在GPS信号太弱或激光雷达不起作用时，帮助自驾车在高速公路上导航。该材料由嵌入导电水泥基体中的增强型辅助聚合物格子组成。当机械触发时，这种复合结构会在各层之间诱发接触电化。用石墨粉增强的导电水泥在该系统中充当电极。实验研究表明，该材料在循环负载下可以压缩到15%，并产生330微瓦的功率。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358535.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358535.htm

科学家发现帮助古罗马混凝土自我修复的秘密成分

科学家发现帮助古罗马混凝土自我修复的秘密成分混凝土是世界上最常用的建筑材料，但它并非不受损害。天气和压力会导致微小的裂缝，这些裂缝会发展成更大的裂缝，最终威胁到整个结构的完整性。这可能需要昂贵的维护或更换，以防止灾难性的损坏。相比之下，古罗马结构经受了两千多年的时间考验。为了找出原因，科学家们长期以来一直在显微镜下检查材料的样本，以研究其成分并发现赋予这种强度的成分。由意大利一个特定地区的火山灰制成的Pozzolanic材料，具有突出的特点。石灰也是如此，在以前的研究中发现，这有助于混凝土在码头等海洋环境中随着时间的推移变得更加坚固。一种常见的包含物--毫米大小的白色矿物块，称为石灰碎块--通常被视为一种副产品而被忽视，但在新的研究中，研究人员发现，它们的存在可能是有原因的。该研究的主要作者AdmirMasic说："这些石灰碎块的存在仅仅归因于低质量控制，这种想法一直困扰着我。如果罗马人为制造一种杰出的建筑材料付出了如此多的努力，遵循所有经过许多世纪优化的详细配方，为什么他们会在确保生产出混合良好的最终产品方面付出如此少的努力？这个故事一定有更多的内容。"左图：意大利Privernum考古遗址，本研究在那里收集了古代混凝土样品。右图。其中一个样品中的成分的假色图，其中有一个大的钙包合物（红色）MIT研究小组使用了一些成像和化学绘图技术来更仔细地检查石灰碎块，并发现它们是由碳酸钙类型的物质在高温下形成的。这表明它们是通过直接添加（或"热混合"）生石灰制成的，生石灰是一种比古罗马人假定使用的石灰形式更具反应性的形式。"热搅拌的好处是双重的，"Masic说。"首先，当整个混凝土被加热到高温时，它会出现如果只使用消石灰就不可能出现的化学成分，同时产生高温相关的化合物，否则就不会形成。第二，由于所有的反应都加快了，这种温度的提高大大减少了固化和凝固时间，使施工速度大大加快。"但更重要的是，这些石灰碎块在混凝土的自我修复中发挥了积极作用。热搅拌过程使夹杂物变脆，因此，当混凝土中形成微小的裂缝时，它们会比周围的材料更容易穿过石灰块。当水进入裂缝时，就会与石灰发生反应，形成一种溶液，重新硬化成碳酸钙并堵塞裂缝。它还可以与沸石材料反应，进一步加强混凝土本身。因此，研究小组说，这些石灰碎块不是不需要的副产品，而是有其存在的理由。这种自我修复机制可能是古罗马混凝土结构长寿的一个主要因素。为了测试这一假设，研究人员制作了古代和现代混凝土的热混合样本，然后将它们敲碎，并让水长时间流经裂缝。两周后，古代混凝土样本的裂缝已经愈合，阻止了水的流动。另一方面，现代材料则完全没有愈合。研究小组说，这一发现不仅有助于我们了解古代工程的秘密，而且也可以帮助改进现代混凝土配方。为此，研究人员正在采取步骤使这种材料商业化。该研究发表在《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338305.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338305.htm

科学家研发自愈合混凝土 用休眠细菌修补裂缝

科学家研发自愈合混凝土用休眠细菌修补裂缝生物纤维自愈合混凝土工作时的彩色扫描电子显微镜图像但现实世界很少按照理想状态运行，因此混凝土会不断受到风化，从而产生裂缝。这才是真正的问题所在，因为温度波动会迫使裂缝扩大，而湿气则会引发各种侵蚀混凝土的过程。因此，混凝土结构需要经常维护，这不仅成本高昂且不方便，还会增加制造这种材料对环境的影响（本来就很大）。如果能找到减缓劣化的方法，就能省去很多麻烦。这就是德雷克塞尔生物纤维的用武之地。这些聚合物纤维不仅能起到物理加固作用，还具有重要的双重作用，即自我修复机制。纤维表面涂有一层水凝胶，水凝胶中含有内生孢子，内生孢子是细菌的休眠形式，可以抵御极端环境，当环境变得更舒适时，内生孢子又会重新苏醒。然后在水凝胶层上涂上一层薄薄的聚合物外壳。生物纤维混凝土可以像其他混凝土一样使用，但它的秘密超能力只有在以后开裂时才会显现出来。当水到达生物纤维时，水凝胶就会膨胀并破壳而出，推向地表。在这个过程中，沉睡的细菌被唤醒，它们开始从周围的混凝土中吸取碳和钙。这就产生了碳酸钙，一种填充和修补裂缝的胶结材料。该团队的首席研究员阿米尔-法纳姆（AmirFarnam）说："这是一项令人兴奋的进展，因为我们一直在努力利用大自然的灵感来改进建筑材料。我们每天都在看到，老化的混凝土结构正在遭受破坏，从而降低了其功能寿命，并需要进行昂贵的关键性维修。试想一下，它们能自我修复吗？在我们的皮肤中，我们的组织通过注入自我修复液--血液--的多层纤维结构自然实现自我修复。这些生物纤维模仿了这一概念，并利用造石细菌创造出能对损伤做出反应的活体自愈混凝土。"研究小组表示，虽然愈合时间可能会有所不同，但生物纤维似乎能够在短短一两天内修补裂缝。以前的研究已经制造出了注入细菌的自愈合混凝土，但主要挑战之一是如何在混凝土完好无损的情况下保持微生物长期存活。使用包裹在聚合物保护壳下的水凝胶中的休眠内生孢子可能就是答案。虽然还有很多工作要做，但研究人员表示，生物纤维混凝土最终可以帮助降低建筑物的维护要求，并减少混凝土生产过程中的二氧化碳排放量。这项研究发表在《建筑与建材》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398397.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398397.htm

研究：堆土的轮胎墙在结构上跟混凝土一样坚固

研究：堆土的轮胎墙在结构上跟混凝土一样坚固据了解，来自澳大利亚研究人员的分析了用报废汽车轮胎装上泥土制成的墙壁的结构特性，并为工程师提供了一些可供利用的数据，与此同时使建筑业可以使用一种众所周知的升级改造技术。汽车轮胎是一个环境噩梦。轮胎无处不在，它们消耗量大，燃烧起来很脏，在垃圾填埋场需要几百年的时间才能分解，而大量的轮胎最终都被填埋在那里。任何可以回收利用它们的项目，如将它们研磨成沥青填料或绝缘材料或将它们用作儿童游乐场的秋千和保险杠，这些则都是环保的福音。几十年来，人们一直在将昨天的橡胶甜甜圈回收成明天的轮胎壁，然后将它们错落有致地堆放在一起并用泥土包装。你会在赛车设施中看到很多这种东西--事实上，一些轮胎已经异常热衷于参与其中。Earthship运动就更进一步，其用轮胎墙建造挡土墙和整个建筑，有时用混凝土碎石和碎砖头填充以便排水，甚至在上面涂抹灰泥以获得更平滑的外观。不过这类项目是相当小众的。而南澳大利亚大学的研究人员从该国每年处理的5500万条轮胎中看到了机会。这45万多吨有毒垃圾可以成为免费的建筑材料，用于各种主流建筑项目，如果对其进行研究和记录，则能使工程师使用它。“由于缺乏支持性数据，工程师和建筑师无法更广泛地接受轮胎墙，我们希望这项研究能够改变这种状况，扩大这些墙体的使用范围，”一项新研究的论文共同作者MartinFreney说道，“我们测试的墙是第一个以这种方式进行科学测试的墙，所有的数据表明轮胎墙可以成为非常坚固和安全的结构。”他将这些轮胎墙提交给全面的结构分析。“轮胎墙不仅在结构上跟混凝土或木质枕木挡土墙一样健全，而且还具有极强的弹性，”他继续说道，“跟混凝土墙不同，我们发现这些墙有能力在受到冲击后‘弹回原形’，如来自地震。如果使用回收的混凝土瓦砾或碎砖等排水材料来填充轮胎，它们还能提供良好的排水性，这可能是许多挡土墙情况下的一个主要考虑。此外，使用回收的填充材料可以减少墙体的环境影响。”研究人员希望他们生成的数据及相关的软件模型将被用于创建认证的设计指南和建筑规范条款以鼓励更广泛地采用这种环保的--如果是劳动密集型--建筑方法。Freney说道：“我们真的相信这项研究为扩大轮胎墙在住房和其他应用中的使用提供了强有力的证据基础，下一步将是跟一个行业伙伴合作从而开发一系列轮胎墙的实际应用。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1307755.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1307755.htm

科学家利用用过的咖啡渣将混凝土强度提高了 30%

科学家利用用过的咖啡渣将混凝土强度提高了30%人类每年生产约44亿吨混凝土。这一过程消耗了大约80亿吨沙子（每年使用40-500亿吨沙子），这在一定程度上导致了近年来建筑商品的严重短缺。与此同时，我们在同一时间段内产生了约100亿公斤用过的咖啡渣——澳大利亚皇家墨尔本理工大学的一组研究人员发现，咖啡渣可以在混凝土生产过程中用作二氧化硅的替代品，在混凝土生产过程中，适当的比例，产生比单独的沙子更强的化学键。该研究的主要作者、皇家墨尔本理工大学工程学院的RajeevRoychand博士在最近的一份报告中表示：“有机废物的处理对环境构成了挑战，因为它会排放大量的温室气体，包括甲烷和二氧化碳，从而导致气候变化。”释放。他指出，仅澳大利亚每年就生产7500万公斤用过的咖啡渣，其中大部分最终被填埋。投稿：@ZaiHuaBot频道：@TestFlightCN