文献速读
J. Clean. Prod.：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）废塑料作为生产地聚物砂浆的天然骨料替代品
题目
题目：Polyethylene terephthalate (PET) waste plastic as natural aggregate replacement in geopolymer mortar production
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）废塑料作为生产地聚物砂浆的天然骨料替代品
关键词
地聚物；碱活化材料；聚酯瓶；塑料废料；聚对苯二甲酸乙二醇酯；混凝土
来源
出版年份：2022
来源：Journal of Cleaner Production
课题组：俄罗斯罗斯托夫国立交通大学Georgy Lazorenko课题组
研究背景
建筑业每年消耗大量的自然资源，其中砂石开采量居首位。据报道，大量的砂石开采不仅导致砂石资源的严重短缺，而且还会引起严重的生态恶化等环境问题，因此寻找替代骨料资源是实现混凝土可持续生产的重要环节。将再生骨料和人造骨料替代天然骨料应用到混凝土中，作为天然骨料的替代品，不仅具有良好的经济效益，而且还能减少二氧化碳的排放和能源消耗，具有一定的环保效益。
研究出发点
目前对地聚物中使用塑料替代天然骨料进行了大量研究，取得了众多成果，但还未研究细粉颗粒塑料掺量对取代天然细骨料的影响。此外，尚未对含PET塑料细骨料地质聚合物砂浆的新拌和硬化性能进行系统研究。
研究内容
本文研究了再生PET废料以细粉颗粒形式部分或全部替代天然砂时对粉煤灰基地聚物砂浆性能的影响。采用粒径为0.315 ~ 1.25 mm的磨细PET颗粒（20 %、40 %、60 %、80 %、100 %）替代石英砂，评价粉煤灰基地聚物（GP）砂浆的新拌性能和硬化性能。研究发现，塑性骨料掺量的增加导致地质聚合物砂浆的抗压强度和抗折强度降低。相反，当砂体积被塑性骨料取代达40%时，劈裂抗拉强度略有增加，在此取代水平下，新拌地聚合物具有接近普通砂浆的工作性能。
图1 用于地聚合物砂浆生产的细骨料的光学照片（左）和显微图像（右）：（a）天然石英砂；（b）研磨后的废弃PET塑料
表1 地聚合物砂浆的混合细节
图2 （a）不同再生PET废料替代天然砂比例的地聚合物砂浆的抗压强度；（b）压缩试验下试件的典型破坏模式
图3 不同砂替代水平的地聚合物砂浆的断裂面
图4 （a）砂土和（b）塑料颗粒嵌入地聚合物基体的SEM照片
主要结论
（1）利用回收的PET废料取代少于40 %的天然骨料，可以得到与常规地聚合物砂浆接近的稠度。进一步增加塑料骨料替代百分比会导致新拌砂浆工作性变差。在全砂置换的情况下，与对照组砂浆相比，扩展流动直径的最大降幅为13.4 %；
（2）硬化地聚合物砂浆的干密度和吸水率随着再生PET废料替代天然骨料水平的增加而降低。这是由于塑料骨料的轻质性和疏水性造成的。对于对照组砂浆，干密度和吸水率最大降幅分别为14.7 %和25.6 %；
（3）PET颗粒替代天然细骨料导致地聚合物砂浆的抗压强度和抗折强度降低，这是由于PET颗粒与地聚合物基体的粘结性差。回收PET废料部分（体积替代率40 %）替代砂子后，由于桥联效应，劈裂抗拉强度小幅增加，表现为PET塑料的长条片状颗粒将一部分荷载从GP基体转移。超过40 %的塑料替代会使劈裂抗拉强度降低；
（4）含有天然骨料的试件表现出典型的常规地聚合物砂浆和混凝土的脆性破坏模式。同时，细小的片状PET颗粒有助于减少试件的裂缝，破坏模式变得更具延性；
（5）随着塑料骨料含量的增加，试件的导热系数降低。以100 %塑性骨料取代砂的地聚合物砂浆保温性能最好。此时导热系数降至对照砂浆的2.4倍。
本期编者简介
翻译：
于坷坷 硕士生 深圳大学
审核：
罗盛禹 硕士生 深圳大学
排版：
舒雨清 硕士生 深圳大学
本期学术指导
何 闯 博士后 深圳大学
龙武剑 教 授 深圳大学
文献链接：
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.134083
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