生产环保砖使用Microdust废棉

文摘

大量的棉花microwastes在纺织行业积累。棉花microdust没有点燃,引起严重的环境问题和健康危害。提出了一个实验性研究,调查的潜在使用棉花microdust产生新的建筑行业和轻量级砖。砖混合的物理和力学性能有不同程度的棉花microdust比率进行调查。抗压强度测试结果记录,单位重量和吸水值满足正常施工的相关要求标准砖。结果表明,粘土和水泥的替代棉花microdust并不表现出突然脆性断裂甚至超出了加载失败,表明能量吸收能力高,大大降低了单位重量,并介绍了抑制表面相比,当前市场的混凝土砖。结果还表明,使用棉microdust不同混合比例对砖会给轻质复合材料,和砖可以是一个经济的替代用于分区板混凝土块和声障板。

1。介绍

砖是一种建筑材料用于制造墙壁,人行道,在砖石结构和其他元素。由于大规模的需求已经放在建筑材料,特别是在过去的十年中,由于人口增加,导致长期短缺的建筑材料,人们一直质疑将工业废物转化为有用的材料,如建筑和建筑材料。非托管废物积累增加发展中国家的环境问题。

等废物的回收建筑材料似乎是一个可行的解决方案不仅污染问题这样经济问题的建筑设计。在旋转和织物生产过程,产生的灰尘和苍蝇行业是一个主要的健康危害在纺织工业工作的人。棉花microdust纺纱厂的存在于几乎所有的部分;然而,打击房间和梳理部分暴露的风险最高。一项研究显示,超过四分之一的工人的部分经常面临棉粉尘引起的疾病。棉花在其整个价值链处理可以产生潜在的健康危害。

代microdust引起慢性咳嗽,有时,甚至支气管炎工人严重暴露。棉花microdusts可以生产砖,可以用作建筑材料。由于砖作为建筑材料的需求,许多研究人员调查了潜在的废物可以回收或整合作为一种添加剂在砖的制造过程。以前的研究(1- - - - - -3)提供了可能的利用工业废物在各种形式的混凝土生产。例如,使用废橡胶、玻璃粉末,和纸张浪费污泥在混凝土混合在过去的几年中已经受到了相当大的关注。

一些研究纺织废料用于混凝土混合进行了过去,如纺织废料岩屑(1),纺织污水处理厂污泥(2),棉花秸秆纤维。尽管这些研究[1- - - - - -3)使用从纺织工业废物提供类似的和令人鼓舞的结果,这些废弃物不同的行为比棉花废料(CW)被广泛用于纺织行业的大量利用的研究。它们主要用于构造分区,为绿色建筑,重要的是,这样的施工过程中的材料应环保。对于大型生产废料的砖块,需要进一步的研究和开发不仅在技术、经济、和环境因素,还取决于标准化、政府政策和公共教育相关废物回收利用和可持续发展。

棉尘被定义为空气中尘埃在处理或处理的棉花,这可能包含许多物质的混合物包括植物、纤维、细菌、真菌、土壤、农药、noncotton植物,和其他污染物可能积累与棉花生长期间,收获,后续处理或存储期。不同行业的各种类型的废料已经被使用在不同的比例,和采用不同的方法来生产砖4]。棉尘粒的大小如表所示1。


类型	粒子的大小(µ米)

垃圾	超过500
灰尘	50 - 500
Microdust	15-50
透气	低于15

近年来,一些设施被主动定位市场这种浪费材料。连续波的替代使用纤维包括土壤改良剂、覆盖物,压块直接地应用,燃料来源,和牛饲料连续波(5]。然而,这些都不是正式的和被广泛接受的废物管理技术。全球棉花产业预计减少连续波处理替代选项来处理这个废物作为副产品,潜在的多用途的产品。大部分的连续波用于这项研究目前处理卫生填埋或开放倾倒不受控制的废水池和开放区域。

浪费的重用等各种观点的有意义的挽救和维持天然建筑材料资源;造成的污染减轻了垃圾成堆;和节约利用能源在生产过程6]。生产废料的重用是一种解决固体废物管理的主要问题7]。由于城市化扩张,可怜的垃圾填埋容量,不适合燃烧器区域废物处理,使用用垃圾填技术越来越难(8]。因此,工业废弃物和副产品为建筑是有价值的可替代资源和其他应用程序(9]。之前已有无数人尝试将工业废料生产的砖。纺织废水处理厂污泥、废棉、稻壳灰,粒状高炉矿渣,废物处理茶,石油污水处理厂污泥工艺纸浆生产残留物,废纸纸浆为原料用于砖生产(10]。的部分或全部替代传统的建筑材料,可能面临枯竭迫使工程师发现更便宜的替代材料。回收工业废物的混合成建材是一个熟练的解决污染问题。图1显示了废棉的图示和石灰粉。

(一)

(b)

非托管废物的积累,特别是在发展中国家,环境问题的原因。这些担忧可以部分解决这样的废物回收。这样的废物转化为建筑材料似乎是一个可行的解决方案。它不仅有助于缓解污染问题,但也会导致降低成本的前提下建筑结构强度(11]。废棉的特性、石灰粉浪费,和水泥表中所示2。


属性	连续波	LPW	水泥

SiO₂(%)	29.42	0.26	19.20
曹(%)	24.35	56.19	52.00
分别以(%)	0.58	- - - - - -	1.00
艾尔₂O₃(%)	13.89	0.25	3.70
菲₂O₃(%)	0.46	0.30	0.16
所以₃(%)	- - - - - -	- - - - - -	2.80
Na₂O (%)	- - - - - -	- - - - - -	- - - - - -
K₂O (%)	- - - - - -	- - - - - -	0.27
Cl (%)	- - - - - -	- - -	0.006
损失点火(%)	29.40	42.65	8.20
密度	0.5	2.67	3.00
比表面积(m²/公斤)	- - - - - -	145年	500年
28天抗压强度(MPa)	- - - - - -	- - - - - -	48

使用CW-LPW组合作为细骨料的天然的形式使得经济、轻,环保新复合材料(12]。介绍了研究工作的性质进行研究这种新的复合材料包含不同层面的连续波,水泥,沙子,碎石,和水。研究人员发现从他们的研究工作,目前的各种废物回收砖制造了(13]。从本文研究成果报告,将这些废料砖制造可以提高性能的制造更多的环境和一个经济砖,既不消耗能源,也不排放污染气体。此外,这些材料的使用砖制造可以不费和成为一个更经济的选择。

此外,从先前的研究结果促使研究人员找到替代浪费资源来开发可持续的建筑材料。在未开发的资源不足的国家,这是更重要的。使用自然浪费材料导热系数较低的建筑圬工单位提高绝缘的建筑提供一个节能解决方案。废物从棉花加工是一个混合的茎,叶,土壤和线头。同时,很少有研究将拟议的生产废料的可持续的建筑材料。本文的目的是取代部分原材料,提高生产砖的属性使用废棉纺织业。

2。材料和方法

2.1。材料

棉尘:棉尘(图2),包含一个混合的茎,沙、土壤、和线头被Almeda纺织公司,请提供Adwa,埃塞俄比亚。

(一)

(b)

土壤:土壤(红色粘土型用于本地砖制造)是由砖生产在阿克苏姆,埃塞俄比亚。

2.2。方法

2.2.1。砖的样品生产

砖的砖生产和优化工艺参数生产利用纺织工业的废棉尘根据表使用进行了研究设计3。


运行	组件:棉microdust %	组件B:土壤、%

1	25.00	75.00
2	10.00	90.00
3	0.00	100.00
4	15.00	85.000
5	10.00	90.00
6	0.00	100.00
7	25.00	25.00
8	0.00	100.00
9	5.00	95.00
10	30.00	70.00
11	15.00	85.00
12	30.00	70.00
13	30.00	70.00

混合准备:在这个特定的研究中,所需的原材料和添加剂的量是衡量使用24厘米×12厘米×6厘米体积箱用不同的比率。材料准备的数量根据ASTM混合这意味着1:2:3和1:2:2,混合比例1:2:3意味着一部分水泥两部分砂和砾石三部分。

一开始,上述原料与水混合和均质相互比例之前样品砖准备(图3(一个))。原材料已经有足够数量的水混合获得均匀和光滑的混合物为成型操作。混合样品的过程中,粘土混合直到观察到连续波是在混合均匀分散。为了获得更均匀的混合,水被使用水泵喷到混合而进行混合。如果混合是有效执行,它减少了在干燥开裂。随后,新鲜的木霉菌混合喂养。

(一)

(b)

成型过程:砖制造模具的大小是由考虑土的收缩效应。生产砖在干燥收缩,所以选择模具大小是大于成品砖。手工造型,回火粘土被迫在模具以这样一种方式,它填补了模具的所有角落。额外的粘土被用一个木制的罢工。模具被抬起,生砖留在地面的干燥过程(图4)。

干燥过程:干燥是由放置砖块与开放了国,以确保自由流通的空气,免受恶劣天气和雨水。因为它清楚地看到在图5、模制砖被允许干7到14天以这样一种方式,没有直接接触阳光。

(一)

(b)

燃烧砖:在发射过程中,所有的模制砖样本晒干的按照传统的方法,如图57 - 14天,大部分的水砖样品蒸发在这一过程中旨在防止开裂。然后,干砖样本被放置在一个着火的房子里(图14天6)。所有烧砖被允许冷却和转移特征评估和比较砖使用废棉生产的质量控制砖。

2.2.2。砖样品描述

抗压强度:干砖抗压强度的样本是由使用伺服控制压缩测试机的最大容量800 KN。压缩负载应用到的样本有240毫米×60毫米的尺寸。抗压强度是决定除以面积应用负载的最大负载的砖样品。同时,抗压强度是计算使用

水吸收性:通过一个样本混合比,十二个砖和样品尺寸24厘米×12厘米×6厘米是用于吸水试验。首先,样本被放置在烤箱干105°C,从而消除砖到没有质量上的现有水分变化是观察到的。烤箱干砖被浸到水养护箱(容器水箱)24小时。然后,治愈样本使用干布擦拭去除多余的水,润湿后,砖的重量。样品的水分含量百分比计算使用在哪里W1 =砖和干重W2 =润湿后砖的重量。

砖的质量样品:砖样品在室温下冷却,其单位重量得到砖的质量除以他们的整体体积。在这个计算,单位重量的砖和砖的质量成正比,但体积成反比。十个样本检测单位重量测试通过一个样本混合比例。样品有相同的卷24厘米×12 cm×6厘米和不同的质量取决于他们的混合比例。

3所示。结果与讨论

很明显看到在桌子上4,进行了一系列的实验测试来确定水吸收,单位重量,不同砖的抗压强度和重量值样本。砖是由两个不同的混合元素。第一个混合进行取代水泥,第二混合土壤粘土进行替换。在第一种情况下,砖的颜色从黑白色转向深绿色,棉的比例增加,水泥含量减少,而对于第二个,燃烧后的砖制造从土壤100%被发现与沉闷的红色(图7)。但是,与棉混合后灰尘和减少粘土土壤,砖的颜色变成了红色的光。


运行	组件1;尘埃(%)	组件2 B;土壤	反应1、力量(MPa)	反应2,吸光率(%)	反应3,单位重量(克/厘米³)	响应4;体重(公斤)

1	25.00	75年	6.562	9.4397	1.2025	2.095
2	10.00	90.00	6.087	6.687	1.4388	2.548
3	0.00	100.00	6.599	5	1.55	2.61
4	15.00	85.00	6.259	7.1907	1.3469	2.37
5	10.00	90.00	6.0799	6.699	1.4299	2.52
6	0.00	100.00	6.677	5.013	1.539	2.6599
7	25.00	75.00	6.562	9.4397	1.2025	2.095
8	0.00	100.00	6.087	5.012	1.541	2.599
9	5.00	95.00	6.382	5.85	1.4889	2.6304
10	30.00	70.00	6.7	11.2	1.2	1.899
11	15.00	85.00	6.263	7.21	1.355	2.355
12	30.00	70.00	6.795	11.199	1.19	1.95
13	30.00	70.00	6.693	11.185	1.15	1.9975

(一)

(b)

(c)

(d)

3.1。抗压强度

根据印度标准(3495),燃烧的最小抗压强度砖有三个类:一流的砖:10.3 MPa;二等砖:6.8 MPa;和常见建筑砖:3.4 MPa。十个砖不同混合比例有不同的抗压强度。从这些,废棉和土壤样品的混合比率比水泥的混合比率相比,砾石、砂,废棉样品,因为样品燃烧额外的力量。生产样品的抗压强度测试见图8。

期间观测试验表明,100%的废棉的效果并不表现出突然脆性断裂甚至超越失败加载和显示高能量吸收能力通过允许降低劳动成本。由此,我们可以得出结论,当废棉的数量增加时,该砖的抗压强度也会增加,反之亦然。砖的抗压强度的计算相关样本是“1”(表5)。


	棉尘(%)	抗压强度(MPa)

棉尘(%)	1	- - - - - -
抗压强度(MPa)	0.948356	1

的棉尘量的影响在生产砖样品抗压强度图所示9。结果从图9表明,随着废棉的增加从0%到20%有大幅增加,样品生产砖的抗压强度属性。这可能是由于浪费棉花纤维的掺入砖生产过程,因为它增强了抗压强度性质。

因为它是表所示6,阶乘模型选择是显著的。这意味着只有0.01%的几率,”模式F值”这个大可能是由于噪音。


强制条款	——灰尘和B -土壤模型——线性混合

源	平方的总和	df	均方	F值	概率值>	- - - - - -
	0.013	2	6.578 e - 003	9.79	< 0.0044	重要的
	0.10	1	5.118 e - 003	7.62	< 0.0201	- - - - - -
AB	3.284 e - 003	1	8.038 e - 003	11.79	< 0.0061	- - - - - -

根据上述实验结果为不同的因素,选择以下比率根据响应所需的目标。

3.2。水的吸收能力

空白样品的吸水率(100%棉尘)非常高。这是一个预期的结果由于吸水废棉的本质。如表所示4废棉混合比例的增加,吸水率也增加了由于棉的吸湿特性。根据印度标准(3495),吸水后的砖浸24小时有三个类:一流的砖,不应超过15%;二等砖,不应超过20%;和三等砖,不应超过25%。测试结果表5表明传统砖的吸水率(土100%)小于棉粉尘混合物的砖在不同的比率。与空白样相比,100%棉尘样本有一个极高的吸水值。此外,一般而言,随着棉花灰尘增加,吸水率也增加。砖的吸水率不得超过20% (6]。在最近的研究中,砖的吸水特性在于5 - %所有混合比率之间的范围。

知道废棉的效果在砖的吸水特性,我们使用相关数据分析。相关数据分析展示了废棉的百分比之间的关系与水吸收(表7)。如果结果是“1”,他们有直接的关系。在这种情况下,如果一个因素增加,另一方也会增加,反之亦然。如果结果是“−1”因素成反比关系,如果是“0”,没有相关性。


	棉尘%	吸水率(%)

棉尘(%)	1	- - - - - -
吸水率(%)	0.937213725	1

废棉的数量之间的关系在砖吸水率如图10。收缩试验结果的价值观和规范的砖的吸水率值,产生砖可以分为一级砖。但是,砖的最终用途是多才多艺的,建议水吸收可能取决于它的最终用途。特别是砖所需水池、道路或墙壁接触连续水接触需要特殊处理和价值观。因为它清楚地看到在图10的水分吸收复合增加棉尘百分比增加。从这些结果,可以得出结论,40%的替代土壤粘土用废棉可能如果复合目标作为分区和室内建筑材料。

因为它是表所示8,阶乘模型选择是显著的。这意味着只有0.01%的几率,”模式F值”这个大可能是由于噪音。


强制条款	A -灰尘,B -土壤、模型:线性混合

源	平方的总和	df	均方	F值	价值	- - - - - -
	2.22	2	1.11	1057.55	< 0.0001	重要的
	2.21	1	2.21	2102.26	< 0.0001	- - - - - -
AB	0.013	1	0.013	12.84	0.005	- - - - - -

3.3。砖的质量样品

砖的质量也是相关的废棉混合比例(表9)。例如,当空白样品的质量与其他混合比率相比,样本含有更多的废棉更轻。利用相关数据分析,棉尘和砖的质量百分比具有负相关性。计算相关性”−1,“所以棉尘的百分比的增加,砖的质量也会降低。


	棉尘(%)	质量(g)

棉尘(%)	1	- - - - - -
质量(g)	−0.99054	1

棉尘的数量之间的关系在砖和砖的重量如图11。因为它清楚地看到在图11砖的质量,降低随着棉花混合比例的增加;这可能是由于废棉的轻重量相比,石灰粉浪费和水泥(表2)。

因为它是表所示10,阶乘模型选择是显著的。这意味着只有0.01%的几率,”模式F值”这个大可能是由于噪音。


强制条款	A -灰尘和B -土壤、模型:线性混合

源	平方的总和	df	均方	F值	价值	- - - - - -
	0.11	2	0.053	355.23	< 0.0001	重要的
	0.10	1	0.01	688.29	< 0.0001	- - - - - -
AB	3.284 e - 003	1	3.284 e - 003	22.16	< 0.008	- - - - - -

3.4。单位重量的砖

很明显看到在桌子上4棉的比例增加,混合,砖的密度降低;这可能是由于棉花轻重量的浪费。当空白样品的质量与其他混合比率相比,示例包含更多的废棉打火机。因为它是表所示11,阶乘模型选择是显著的。这意味着只有0.01%的几率,”模式F值”这个大可能是由于噪音。


强制条款	灰尘和土壤,模型:线性混合

源	平方的总和	df	均方	F值	概率值>	- - - - - -
	0.051	1	0.051	681.3	< 0.0001	重要的
	0.051	1	0.051	681.30	< 0.0001	- - - - - -

3.5。选择的混合比例

表12显示了优化选择的混合比。进行了优化目标达到最大强度,最低吸水,最小重量。砖的优化值达到了25.78%的灰尘和土壤体积分数74.22%。总复合纤维负载矩阵组成的70%和30%。


的名字	目标	下限	上限	降低wt。	上wt。	重要性

灰尘	在范围内	0	30.	1	1	3
土壤	在范围内	70年	One hundred.	1	1	3
强度	最大化	6.0799	6.795	1	1	3
吸收	最小化	5	11.2	1	1	3
单位wt。	最小化	1.15	1.55	1	1	3
重量	最小化	1.899	2.6599	1	1	3
解决方案
数量	灰尘	土壤	强度	Abso。	单位wt。	重量	愿望
	25.780	74.220	6.52889	9.636	1.2199	2.0876	0.56	选择

4所示。结论

一般来说,砖可以产生不同的工业废物,它可用于不同的目的等建筑的审美目的,结构单元,和耐火性。研究发现,砖生产的混合水泥,废棉,砾石和砂抗压强度低于砖从棉花生产浪费和土壤。期间观测试验表明,100%的废棉的效果并不表现出突然脆性断裂甚至超越失败加载和显示高能量吸收能力通过允许降低劳动成本。棉花有影响,以提高砖的吸水率,而高达40%的废棉土壤是好的。随着废棉比例的增加,砖的吸水率和抗压强度也增加,但砖的质量下降。microdusts非常细,密度更大,所以他们增加凝聚力的黏土砖。砖生产的土壤和废棉具有良好的结果,因为他们为了增加自己的长处。因此,microdusts棉花与土壤混合生产砖更可取。它导致一个坚固的轻量级复合有潜力用于墙壁,代替木板,经济替代混凝土块和声障板。

数据可用性

数据可以在请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了学院纺织技术和时尚,阿克苏姆理工学院,阿克苏姆大学,阿克苏姆、埃塞俄比亚。

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