Med de genomgripande engångsmaskerna under pandemin nu utgör ett miljöproblem, har forskare visat idén att inkorporera gamla masker i en cementblandning för att skapa starkare och mer hållbar betong.

I en artikel publicerad i tidskriften, Materials Letters , en forskargrupp från Washington State University visade att blandningen med maskmaterial var 47 % starkare än vanlig cement efter en månads härdning.

"Dessa avfallsmasker kan faktiskt vara en värdefull vara om du bearbetar dem ordentligt", säger Xianming Shi, professor och interimsordförande vid Institutionen för civil- och miljöteknik och motsvarande författare på tidningen. "Jag letar alltid efter avfallsströmmar, och min första reaktion är 'hur gör jag det till något användbart i betong eller asfalt?'"

Framställning av cement är en kolintensiv process som står för så mycket som 8 % av koldioxidutsläppen världen över. Mikrofibrer läggs redan ibland till cementbetong för att stärka den, men de är dyra. Den mikrofiberarmerade betongen kan potentiellt minska mängden cement som behövs för ett projekt eller få betongen att hålla längre, vilket sparar både koldioxidutsläpp och pengar för byggare och ägare.

Tillverkade av ett polypropen- eller polyestertyg där det kommer i kontakt med huden och en ultrafin polypropenfiber för filtreringsskikten, medicinska masker har fibrer som kan vara användbara för betongindustrin. Om de inte återanvänds kan engångsmasker finnas kvar i miljön i decennier och utgöra en risk för ekosystemet.

"Detta arbete visar upp en teknik för att avleda de använda maskerna från avfallsströmmen till en högvärdig applikation," sa Shi.

I sitt proof-of-concept-arbete utvecklade forskarna en process för att tillverka små maskfibrer, som sträcker sig från fem till 30 millimeter långa, och lade dem sedan till cementbetong för att stärka den och förhindra att den spricker. För sina tester tog de bort metall- och bomullsöglorna från maskerna, skar upp dem och införlivade dem i vanlig Portlandcement, den vanligaste typen av cement som används runt om i världen och den grundläggande ingrediensen för betong, murbruk och injekteringsbruk.

De blandade maskens mikrofibrer i en lösning av grafenoxid innan de tillsatte blandningen till cementpasta. Grafenoxiden ger ultratunna lager som starkt fäster på fiberytorna. Sådana maskmikrofibrer absorberar eller avleder sprickenergin som skulle bidra till små sprickor i betongen. Utan fibrerna skulle dessa mikroskopiska sprickor så småningom leda till bredare sprickor och materialets brott.

Forskarna genomför fler studier för att testa deras idé att de grafenoxidbehandlade mikrofibrerna också skulle kunna förbättra betongens hållbarhet och skydda den från frostskador och från avisningskemikalier som används på vägar. De föreställer sig också att använda denna teknik för återvinning av andra polymermaterial, såsom kasserade kläder, för att stimulera insamlingen av sådant avfall. + Utforska vidare

Framtida städer skulle kunna 3D-printas med betong gjord med återvunnet glas