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材料实验室完成回收GFRP粉末地聚物材料性能试验研究
阅读次数:     发布时间:2025-05-15     更新时间:2025-10-30

近日,回收GFRP粉末地聚物材料研发系列试验在我试验中心材料试验室顺利完成。试验项目来源于王俊教授主持的国家自然科学基金面上项目《基于回收GFRP粉末的地聚物混凝土微结构形成机理与多尺度设计理论》(52278261)和江苏水利科技项目《面向堤防防渗加固的回收 GFRP 粉末地聚物固结土材料设计与性能研究》(2022011)

当前我国复合材料回收与绿色工程建设需求叠加,挑战与机遇并存。一方面,拉挤工艺产生的玻璃纤维复合材料(GFRP)废料量大且回收难,传统处理方式或能耗高、或污染大,大量堆积造成资源浪费与环境负担,回收利用迫在眉睫;另一方面,绿色工程建设对低碳建材需求激增,传统水泥生产高能耗、高排放的问题亟待解决。为紧密结合我国复合材料回收的紧迫需求和绿色工程建设的要求,王俊教授课题组提出以碱激发回收玻璃纤维复合材料(GFRP)粉末形成替代传统水泥材料的新型胶凝材料,试验完成了测试回收GFRP粉末地聚物系列产品材料性能试验研究。该试验研究项目无需高温、酸浸处理及纤维与树脂分离处理,以拉挤复合材料生产废料为GFRP粉末来源,对GFRP粉末地聚物材料的工作性能、力学性能和耐久性等开展了一系列试验开发了基于回收GFRP粉末的地聚物混凝土(D300级抗冻等级)、地聚物快速修复砂浆(6小时抗压强度15 MPa,1天抗压强度35 MPa)和地聚物固结土(7天渗透系数小于10-7cm/s, 图1)三种新材料

图1 碱激发回收GFRP粉末固化黏土反应机理

GFRP粉末地聚物材料具有可设计性强、快硬早强、耐久性好,且经济环保等特点,可替代水泥材料用于建筑、交通、水利等基础设施建设领域。GFRP粉末地聚物材料已成功应用于江苏盱眙淮河流域防洪水库堤防工程的加固,并和水泥土加固桩进行对比,表明本产品具有可靠的力学性能和更优的抗渗性能,可节约工期21天,每百米节约建设经费二十余万元,减少碳排放40%以上,为保障水库防汛安全做出贡献(图2)

     

(a) 配置碱激发剂溶液                      (b) 制备地聚物浆液                      (c) 搅拌钻机调平                             (e) 搅拌注浆

2 回收GFRP地聚物防渗墙现场施工流程

目前,该试验研究项目已在Ceramics International,Journal of Building Engineering和Reviews on Advanced Materials Science等国外期刊发表学术论文20余篇,获发明专利授权6项。成果已通过江苏省水利科技项目验收(苏水科验字[2025]第21号),长江技术经济学会组织胡亚安院士等行业权威专家评价,成果总体达到 “国际领先水平”(长技经(评)字[2025]第 30 号)。


供稿:王俊教授课题组、高性能土木工程材料试验

审核:张涛、方海、杨会峰