混凝土中的碳纖維在詳細(xì)的測試中被證明對拆除、再利用和健康沒有問題。
如果用碳纖維墊代替鋼筋作為混凝土中的加強(qiáng)筋，構(gòu)件和建筑物可以變得更加纖細(xì)。通過這種方式，在運(yùn)輸過程中可以減少能源消耗。減少能源密集型的通用材料生產(chǎn)的重量，可以減少能源需求。世界上第一座完全用碳混凝土建造的建筑目前正在德國德累斯頓建造。針對這一新建筑技術(shù)，必須要考慮到可持續(xù)性發(fā)展的問題。最重要的問題是，相對昂貴的加強(qiáng)墊如果不能回收，就會(huì)產(chǎn)生昂貴的危險(xiǎn)廢物，無法實(shí)現(xiàn)封閉的材料循環(huán)。
從開始就考慮回收
德累斯頓大學(xué)建筑管理學(xué)院的研究助理說："我們進(jìn)行了多次大規(guī)模的測試，建筑和回收公司也參與其中。"
從一開始，對碳混凝土的整個(gè)生命周期和可持續(xù)性的考慮就是C3碳混凝土復(fù)合材料研究項(xiàng)目的一個(gè)組成部分。這就是為什么該項(xiàng)目被設(shè)計(jì)得如此龐大 - 有140個(gè)來自研究和建筑行業(yè)的合作伙伴。"我們的目標(biāo)是確定將混凝土與鋼筋分離并將碳纖維作為材料重新使用的大規(guī)模技術(shù)可能性，"研究人員說。
這位科學(xué)家在照片和視頻中記錄了顎式破碎機(jī)如何拆除一個(gè)專門搭建的試驗(yàn)建筑，并將混凝土殘余物帶入移動(dòng)式破碎機(jī)。"我們實(shí)現(xiàn)了小于56毫米的晶粒尺寸，加強(qiáng)物以5厘米至20厘米的大塊釋放，而且超過99%，"他報(bào)告說。由于加強(qiáng)墊形成的網(wǎng)格比鋼墊小得多，因此，涂有合成樹脂的碳網(wǎng)墊的整個(gè)部分都被保留下來。
比使用鋼筋混凝土更容易
目前分離在技術(shù)上仍是一個(gè)挑戰(zhàn)，但使用基于攝像頭的系統(tǒng)是可能的。"在第一次測試中，我們甚至能夠簡單地用一個(gè)大錘來演示分離。研究人員說："由于碳網(wǎng)墊不直接與混凝土結(jié)合，而且它們與混凝土的重疊度也很低，這些組件甚至可以比混凝土中的鋼更容易分離。
這也可以應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室和研究之外的世界。相關(guān)人員總結(jié)測試時(shí)說："只使用了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，能夠以與鋼筋混凝土相當(dāng)?shù)姆绞教幚磉@種材料。
兩種成分的分離是可能的，沒有任何問題。相關(guān)人員說："拆除和后處理在今天已經(jīng)不是什么特別的挑戰(zhàn)，還必須牢記的是，這種構(gòu)件通常只有在使用了幾十年后才需要返回循環(huán)。他相信，拆除技術(shù)將在這段時(shí)間內(nèi)取得進(jìn)一步進(jìn)展。"
驗(yàn)收問題
在將鋼筋從混凝土中分離和分揀出來后，仍必須將嵌入薄如蟬翼的纖維的塑料基體取出，以便對碳纖維進(jìn)行再加工。碳纖維給予纖維復(fù)合材料支持和結(jié)構(gòu)。這在技術(shù)上是可能的，例如，通過熱解，一個(gè)熱過程。"我們在德國已經(jīng)有大規(guī)模生產(chǎn)的工廠，"研究人員說。
正如許多新的回收工藝一樣，現(xiàn)在還不能確定，所做的努力有一天會(huì)使這種材料的回收在經(jīng)濟(jì)上可行。另一個(gè)問題是，回收的碳纖維可能不會(huì)被許多高科技應(yīng)用所接受。然而，考特曼并不認(rèn)為將回收的碳纖維重新整合到具體產(chǎn)品中是有問題的。他認(rèn)為這里有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
對健康的擔(dān)憂
出于對釋放出的纖維導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)的研究，在德累斯頓第一座碳混凝土建筑的建設(shè)過程中也給予了考慮。當(dāng)混凝土被粉碎時(shí)，排放測量被用來分析除了發(fā)生的灰塵外，是否還有個(gè)別纖維被釋放出來，可以在這里給出全部答案。"必須對此進(jìn)行調(diào)查，因?yàn)槲覀冇衼碜曰炷恋氖蘩w維的破壞性經(jīng)驗(yàn)，"相關(guān)人員說。
如果纖維在斷裂點(diǎn)被釋放出來，其大小在5微米到10微米之間，也就是說，是石棉纖維的兩倍，處于臨界范圍之外。"我們還測試了以前用于建筑的纖維是否還能被分解，但我們使用的材料可以排除這種情況，"這位科學(xué)家保證說。在研究項(xiàng)目的最初幾年，參與者選擇了正確的方式，在應(yīng)用一種新的新興技術(shù)的同時(shí)，調(diào)查回收和健康保護(hù)。
