咖啡渣可使混凝土強度提高30%
2023/10/11 @國際
摘要
澳洲皇家墨爾本理工大學的研究人員發現，用廢咖啡渣代替一定比例的砂可以使混凝土(水泥)強度提高30%，該方法能減少砂石等自然資源的使用，進一步促進更綠色的循環經濟建築方式。
示意圖
據估計，全球每年產生的咖啡渣總量為5400 萬公噸，是咖啡生產過程中產生最多的廢棄物。一般來說，大部分咖啡渣都會做為廢棄物被掩埋。澳洲皇家墨爾本理工大學的研究人員最近則發現了咖啡渣的一種實用用途：將其加入混凝土中。
由於其顆粒尺寸細小，咖啡渣已被提議作為土木和建築應用中的有用成分。因此，研究人員決定對此進行測試，首先從澳洲墨爾本各地的咖啡館收集咖啡渣，並將其乾燥以除去水分。然後在350°C (662°F) 或500°C (932°F)下加熱製造生物炭。研究採用十二種配方設計來比較未經處理的咖啡渣、350 °C加熱的咖啡渣和 500 °C加熱的咖啡渣對混凝土機械和微觀結構行為的影響。將不同的咖啡渣以 0%、5%、10%、15% 和 20% 的體積加入普通波特蘭水泥(又稱矽酸鹽水泥)中，作為細粒料(Aggregate)的替代品。水泥固化後，測試抗壓強度並使用X光繞射（XRD）和掃描式電子顯微鏡（SEM）進行分析。
試驗結果發現，在測試的所有複合材料中，用在350 °C下熱解的咖啡渣代替15% 細沙的混凝土複合材料可使材料性能得到顯著改善，其抗壓強度提高了29.3%。研究人員表示，雖然這項研究仍處於早期階段，但研究結果提供了一種創新方法，可以大大減少進入垃圾掩埋場的有機廢物數量，相當有應用潛力。鑑於咖啡的普遍存在，該技術有機會能應用於世界各地的建築，使高碳排的水泥產業有潛力為增加廢咖啡渣等有機廢物的回收做出重大貢獻。而除了節省垃圾掩埋場空間外，這項技術還能解決另一個環境問題：保護有限的自然資源。由於全球每年大約需要 400至500億公噸砂和礫石(sand and gravel)用於建築，過度開採砂石對環境與生態系統已產生巨大的負面影響。
未來研究人員計劃針對350°C加熱的咖啡生物炭進行長期機械和耐久性測試，以深入了解其在建築業的潛在應用，並持續探索使用不同熱解溫度對材料性能的影響。【延伸閱讀】- 加入生物炭的負碳環保混凝土
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