فیبر توربین‌های بادی بازیافتی، سیمان را تقویت می‌کنند

تحقیقات جدیدی در دانشگاه علوم و فناوری بیادگوشچ لهستان نشان داد که استفاده از فیبرهای بازیافتی از پره‌های توربین‌های بادی می‌تواند به عنوان تقویت‌کننده در کامپوزیت‌های سیمانی عمل کند. این مطالعه آزمایشگاهی، این مواد بازیافتی را با فیبرهای پلی‌پروپیلن ترکیب کرده و نقش تست‌های فراصوتی در توسعه مصالح ساختمانی چرخه‌ای را بررسی می‌کند.

تجدید حیات ضایعات کامپوزیت توربین‌ها

پره‌های توربین‌های بادی حاوی مواد کامپوزیت بادوامی هستند که پس از استفاده، بازیافت آن‌ها دشوار است. در این پژوهش، تیم تحقیقاتی ماده پره را به فیبرهای نامنظمی با طول ۱۰ تا ۴۰ میلی‌متر و ضخامت ۱ تا ۵ میلی‌متر تبدیل کردند. این فیبرها با فیبرهای پلی‌پروپیلن ۲۵ میلی‌متری ترکیب شدند.

مرطبی آزمایشگاهی شامل سیمان، شن و آب بود. هر دو نوع فیبر ۵ درصد وزن سیمان را تشکیل دادند که منجر به محتوای کل فیبر ۱۰ درصد شد. محققان این مخلوط را با نمونه مرجعی که فاقد فیبر بود مقایسه کردند.

پایش سیمان بدون آسیب رساندن به آن

تیم تحقیقاتی از اندازه‌گیری‌های سرعت امپالس فراصوتی (UPV) برای پیگیری تکامل ماده در ۲۲ روز استفاده کرد. ترانسدیوسرهای قرار گرفته در دو طرف هر نمونه، به صورت مداوم سرعت عبور امواج فراصوت را ثبت کردند.

این روش غیرمخرب اطلاعاتی درباره هیدراتاسیون سیمان، زمان گیرش، همگنی داخلی و ماژول یانگ دینامیکی ارائه می‌دهد. همچنین می‌تواند به محققان در برآورد توسعه مقاومت کمک کند. برخلاف تست‌های فشار مخرب، پایش با UPV امکان اندازه‌گیری‌های تکراری روی یک نمونه را فراهم می‌کند که هم مصرف مواد و هم تعداد نمونه‌های مورد نیاز را کاهش می‌دهد.

این پایش در لحظه می‌تواند برای فرآیندهای تولیدی که به زمان‌های گیرش دقیق کنترل‌شده وابسته هستند، مرتبط باشد. این موارد شامل مخلوط‌های سیمانی پاششی و بتن چاپ سه‌بعدی است.

عملکرد اولیه مصالح

نمونه‌های تقویت‌شده با فیبر، افزایش کمی زودتر در سرعت فراصوت نسبت به نمونه کنترل نشان دادند. با این حال، فیبرها تأثیر محدودی بر فرآیند کلی هیدراتاسیون داشتند.

پس از ۲۱ روز، سرعت‌های فراصوت در نمونه‌های تقویت‌شده به حدود ۳۵۰۰ متر بر ثانیه رسیدند و از نمونه کنترل فراتر رفتند. طبق نظر محققان، این موضوع ممکن است نشان‌دهنده ساختار داخلی منسجم‌تر با حفره‌های میکروسکوپی یا خلأهای هوایی کمتر باشد. محاسبات بر اساس اندازه‌گیری‌های UPV نیز ماژول یانگ دینامیکی بالاتری برای کامپوزیت تقویت‌شده با فیبر تولید کرد.

نتایج همچنان کیفی و اکتشافی باقی مانده‌اند. تعداد کم نمونه‌ها از تعمیم آماری جلوگیری می‌کند و مطالعه هنوز نتواند رابطه قابل اعتمادی بین سرعت فراصوت و مقاومت فشاری برقرار کند. بنابراین آزمایش‌های بیشتری ضروری است.

با این وجود، این تحقیق نشان می‌دهد که چگونه فیبرهای بازیافتی از پره‌های توربین بادی می‌توانند بخشی از تقویت‌کننده‌های به‌طور سنتی تولید شده در کامپوزیت‌های سیمانی را جایگزین کنند. همزمان، تست‌های غیرمخرب ممکن است در حین توسعه مواد ضایعات را کاهش داده و به ارزیابی مواد اولیه بازیافتی با ویژگی‌های متغیر کمک کنند.

به گزارش صما، منبع این خبر Nature.com است.