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废塑料用于无水泥路面砌块的试验研究和可持续性评价
工程科学与技术,国际期刊26(2022)101008完整文章废塑料作为经济型无水泥路面砌块胶凝材料的试验研究及可持续性评价Karma Tempaa,Nimesh Chettria,Gautam Thapab,Phurbaa,Cheki Gyeltshenc,Dawa Norbua,Dikshika Gurunga,Ugyen Wangchukda不丹皇家大学科学技术学院土木工程系,邮编:21101bGyaltshen Consultancy,廷布11001,不丹c不丹教育部学校规划和建设司,Trashigang 42001d不丹教育部学校规划和建设司,萨姆德鲁琼卡41001阿提奇莱因福奥文章历史记录:2020年12月24日收到2021年5月3日修订2021年5月18日接受在线预订2021年保留字:废塑料粘结材料经济评价环境适宜性指数可持续性排名A B S T R A C T尽管世界各地采取了许多控制措施,但回收塑料废物(PW)是减少对环境不利影响的另一种方法。本研究采用不同类型的PW作为粘结材料,完全替代水泥生产无水泥路面砌块。路面砌块的组成是由不同类型的PW按不同比例与天然细集料混合而成。用40%、50%、60%和70%的PW代替水泥,研究了PW在考虑温度效应的情况下获得令人满意的物理力学性能。抗压强度随着塑性含量比例的增加而增加。但是,当暴露在非常高的温度下时,其强度降低了31.17%。根据测试结果,塑料铺路块具有较低的吸水潜力。粘合剂的平均初始和最终凝固时间分别为19和24分钟磨损试验表明,低表面磨损,显示高耐久性,最大磨损2.56%。试验人行道路面建造无水泥摊铺机块和其性能的评价进行了讨论。生产一个无水泥铺路砖使用1.8 kg PW。根据经济评估,无水泥砌块的平均单位成本比混凝土摊铺机砌块低35.39%。研究结果表明,当PW用于施工时,成本效益为29.39%至32.15%。为了评价可持续性,“环境适宜性指数”(ESI)是建立在三个参数的基础上:体现能量,生命周期成本(LCC)和可重复使用的文献综述。在本研究中,引入了三个额外的参数:耐火性、社会影响和劳动效率,以进一步提高ESI©2021 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。1. 介绍根据2019年国家废物管理系统(NWMS),不丹与其他任何国家一样,优先考虑废物处理问题,然而,它根据废物组成,首都廷布本身每天产生的PW达到12.73%[1]。塑料是不可生物降解的,除非移除,否则长时间不受影响[2]。垃圾填埋场的处置和积累会导致土地肥力下降、生态系统受到干扰,并因渗滤液污染地表水或地下水而对公众健康造成风险[2塑料的使用是一个严重的问题[5]*通讯作者。电子邮件地址:karmatempa. rub.edu.bt(K.Tempa)。由Karabuk大学负责进行同行审查通过包装产品产生[2,6],并导致塑料衍生废物的指数增加[7]。Situmorang等人[8]还报告说,36%的塑料材料用于包装,对环境有直接影响。由于塑料助剂的使用是显而易见的,因此在建筑行业中回收PW是一种替代解决方案[2,9]。塑料废物的使用提高了可持续性并被认为是一种可靠的建筑材料[3]。在全球范围内,废物的积累和自然资源的消耗正在增加。水泥生产过程涉及不丹最大的采矿活动之一,导致环境恶化。在本研究中,进行了实验研究,以回收PW作为替代水泥作为结合组分。传统的铺路砖使用210 kg/m3的水泥,产生大量的二氧化碳(CO2)排放[10]。因此,PW有可能替代水泥作胶结材料,减少塑性变形。https://doi.org/10.1016/j.jestch.2021.05.0122215-0986/©2021 Karabuk University.出版社:Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页:www.elsevier.com/locate/jestchK. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)1010082减少废物以减少碳足迹[10],并减少环境污染和相关的健康危害。不丹自1999年以来一直禁止使用塑料手提袋、包装纸和小袋,并于2005年和2009年两次重新实施这一禁令。随着2012年新法规的实施,该禁令于2019年再次引入。然而,控制塑料制品使用的势头也没有替代塑料的替代品。最近对建筑行业中塑料废物的使用进行的几项研究和审查表明,在回收、替代或取代方面,无论是作为各种尺寸混凝土中的细骨料还是粗骨料,都取得了进步和有希望的结果[3,5,7,9,11为了探索可能的替代方案,本研究探讨了使用各种类型的PW生产无水泥铺路砖。通过这项研究,试图支持市政努力,以尽量减少PW问题。该研究考虑了三种不同类型的塑料-聚丙烯和聚苯乙烯(PP/ PS),高密度聚乙烯(HDPE)和所有混合类型。PW的分类是基于弹性模量和软化性能。对于PP/PS、全混合和HDPE PW,被视为粘合材料的PW百分比分别为40%、50%、60%和70%。比值分别表示为P40、P50、P60和P70[19]。对抗压强度、吸水率、凝结时间、磨损、硬度、极端温度影响进行了实验研究,以预测在负载条件下的行为、耐久性和用作建筑材料时的性能。使用无水泥铺路块建造了试验路面,并在一段时间内对路面性能进行了评价考虑到试验的结果,无水泥铺路砖是有效的,足以用作铺路砖制成的水泥作为结合材料。这将有效地帮助减少垃圾填埋场的负荷相关持份者可采用创新的自动化制造工艺,大规模生产无水泥铺路砖经济评估还表明,该合资企业在经济上是可行。在国民幸福总值(GNH)领域和不丹的指导原则中,可持续性被定义为所涉及的发展活动,即在满足经济、社会和文化需求的同时,不会耗尽或降低自然资源,使其无法满足后代的需求。现代建筑类型使用大量不可再生的水泥、砖块和钢材这始于新建筑材料的发展,最常见的是水泥,与任何其他材料相比,水泥具有独特的高能量。不丹也悄悄地进入了高度机械化的建筑材料,这实际上是以其原始环境为代价的传统的Dolep和其他石块现在逐渐被各种混凝土砌块和烧制的粘土砖所取代最近,不丹王国政府通过国家环境委员会(NEC)等主要机构启动了一项计划,鼓励使用无污染的建筑材料,减少能源消耗。与此同时,目前的研究旨在为当地的混凝土砌块、抛光混凝土砌块、Dolep,烧粘土砖和花岗岩或大理石。2. 材料和方法2.1. 塑料垃圾塑料的消费量在世界范围内显著增长。与此同时,PW已成为严重的全球问题,并且呈指数级增长[7]。然而,由于其用户友好的特性,灵活性,较低的制造和加工成本,塑料协会被广泛用于包装,汽车和工业应用、家用电器、电子工业和医疗保健部门。根据Siddique等人的研究[5],塑料用途非常广泛,重量轻,耐久性和寿命高,耐化学品、水和冲击,具有优异的热绝缘和电绝缘性能,生产成本较低,能够与其他材料结合,材料选择和存在智能特征[5]。由于这些益处,将PW回收和再利用为建筑材料是对抗其相反负面影响的机会。表1中所述的PW废物类型基于不丹的情况。在目前的研究中,PW分为三类,即。PP/PS、HDPE和所有混合类型,并以不同比例作为粘结材料引入。2.2. 天然细集料天然河砂被用作细骨料。通过按照印度标准(IS)规范进行试验来确定砂的性能,如表2所示。比重是影响组合物密度的关键参数之一。细集料按粒度分布分为粗、中、细三类。IS代码(IS:2386-第I-1963部分)规定了细集料,符合高强度混凝土和耐久性的四个分级区。根据筛分分析,研究中使用的细骨料属于分级区I,其比细模数为3.18的其余区域更粗。膨胀通常在加水时发生。对于粗砂,与细砂相比,膨胀较小,相对符合要求。在混合料中没有水的情况下,本研究中砂的膨胀性能的影响是不显著的。实验室筛分分析和结果如图所示。1.一、2.3. 样品制备和成型应用PW生产无水泥铺路砖不需要任何直接用水。此外,生产无水泥铺路砖是简单的过程,因为它可以很容易地分离,切碎,熔化和成型在预制钢模具。它可以很容易地成型为各种形状,用于广泛的应用[6]。该过程可以用当地可用的基本工具和设备手动进行如果大规模生产,机械化PW的粉碎每个六角单元的侧面为60 mm,厚度为60mm(图1)。 2)的情况。三个这样的单元形成单个块(Tri-hex)。根据2020年建筑费率表(BSR),它被称为联锁铺路块。2.4. 实验研究聚合物基废弃物用作替代复合材料时,会改变混凝土的物理、机械和耐久性特性[5,7,12,15,19本研究的结果也不例外 所有实验室检查如图所示。根据IS规范进行了3次试验,并推荐了试验样品数量。表3简要描述并列出了所进行试验的关键要素。3. 实验结果与讨论3.1. 抗压强度在混凝土技术中,抗压强度是最重要的力学性能。任何新的混凝土混合物都应该-K. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)1010083表1塑料材料和水泥的常见形式的性能聚合物名称说明[5]原生塑料的一些用途[5]软化点(°C)弹性模量GPa[2]聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)高密度透明坚韧塑料,可用作纤维非常普通的塑料,通常软饮料和矿泉水瓶,睡袋和枕头填充物,纺织纤维采购产品起皱的购物袋,冷冻袋,牛奶和奶油瓶,瓶子80752.1-3.10.6-1.4聚乙烯(HDPE)未增塑聚白色或彩色硬质塑料,可能是洗发水和清洁剂牛奶箱透明的饮料瓶和果汁瓶,泡罩包装,水管和802.7-3.0氯化物(UPVC)低密度聚乙烯明确柔软的塑料配件冰淇淋容器、垃圾袋、垃圾桶的盖子,黑色塑料700.6-1.4(LDPE)聚丙烯(PP)坚硬但有弹性的塑料-片冰淇淋盒、薯片袋、吸管、铰链午餐1401.3-1.8聚苯乙烯(PS)许多用途坚硬易碎的塑料。可以盒酸奶容器、塑料餐具、仿水晶953.1-3.3水泥浆(w/c = 0.5)清澈透明–––15–20表2当前研究中使用的细骨料规格测试测试结果规范筛分分析区IIS:2386(第一部分)比重2.46IS:2386(第三部分)吸水3.65%- 做-细度模数3.18IS:383确定结构应用所需的最小强度[9]。混凝土的抗压强度通常在混凝土达到其强度的3、7和28天在28天的养护周期中,预期获得完全强度。对于无水泥铺路砖,样品在终凝时间约30分钟后立即硬化,并且可以在几个小时内进行压缩试验它不需要固化年龄。由于组成不同,混凝土性能的基础可能不直接适用。然而,执行参考标准程序,使得无水泥砌块样品类似于新的替代建筑材料。相反,在本研究中,以塑料砂浆的形式完全取代水泥,表明抗压强度随着废塑料含量百分比的增加而增加Ghernande和Rabehi[15]还报告了分别含有10%和20%塑料袋废弃物的砂浆的抗压强度降低了18-23%。这主要是由于与细集料混合时形成了均匀的固体粘结块体。固有的弹性和软化性能最初主要是由于快速凝固。然而,总体趋势显示,与传统混凝土铺路砖相比,除了60%HDPE废料含量外,其抗压强度较低。预制混凝土 铺路砌块所需的最小 抗压强度为 30 kN/m2 ( IS15658,2006)。当各种PW混合时,P60 HDPE废料的抗压强度高达32.6N/mm 2,P40 PP/PS的抗压强度最低,为10.25N/mm 2,P40和P70的抗压强度介于18.99 ~ 20.74N/mm 2之间。 四、3.2. 吸水吸水率通常表示在特定条件下材料的孔隙度,以百分比表示[26]。在大多数情况下,材料的耐久性在很大程度上取决于吸水特性[12]。较高的吸水性导致较差的结构性能,这是由于水分的存在导致粘结强度降低。印度标准规范建议预制混凝土图1.一、天然细集料的粒度分析与分布K. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)1010084-图二. 无水泥铺路砌块详图(a)尺寸,(b)模制砌块单元。铺路砖(IS 15658,2006)。对混凝土中再生塑料的替代进行的研究表明,其吸水特性有所增加[5,12,13,25]。然而,根据Saika和De Brito[24],与参考混凝土相比,含有碎PET瓶的混凝土在用作细骨料或粘合材料时,吸水率较低。目前的结果在Fig.图5和图6示出了随着塑料含量的百分比增加,吸水率降低,并且在两种情况下(烘箱干燥和空气干燥)趋势相似。降低的主要原因是由于熔融PW与细骨料的紧密结合倾向对于PP/PS和所有混合样品,当塑料含量为40%至70%时,烘箱和空气干燥时,吸水率分别从1.20%降至0.35%和0.47%至0.19%HDPE包裹体的吸水率较高,在40%含量时,烘干和风干时的吸水率最高,分别为1.30%和0.63%。当烘箱和空气干燥时,60%HDPE含量分别吸收最小0.43%和0.35%。当对样品进行空气干燥测试时,吸水率结果约低50%3.3. 磨损行为通常,抗压强度高的混凝土具有高耐磨性[27]。随着塑料含量的增加,它归因于耐磨性的改善,虽然有一个无水泥铺路砖的抗压强度下降。Siakia和De Brito[24]也得出结论,当加入塑料颗粒时,磨损行为会增加。参考图7(a)和(b)中的结果,PP/PS在研磨力期间承受最高的质量损失,表明表面磨损的百分比较高,并且随着PW比例的增加趋势降低。对于PP/PS,最高和最低质量损失分别为70.33 g和24 g,导致磨损分别为2.68%和0.91%。相反,HDPE混合物经历0.70%和0.38%的最小表面磨损,对应于23.33 g和8 g质量损失。所有混合PW表现出中等抗磨损性时,比较。总体趋势显示,随着塑性含量的增加,质量损失和磨损百分比降低,如图所示。7.第一次会议。3.4. 堆积密度图图8提供了作为不同塑料含量的函数的无水泥铺路块的单位重量。PP/PS和所有混合的无水泥铺路砖的体积密度大约在11.38至13.95 kN/m3。HDPE废料的使用导致体积密度略高,介于11.74至15.70 kN/m3之间。常规混凝土砌块的容重一般在29 ~ 32kN/m3之间,比目前研究的结果高50%。Siakia和De Brito[23]还指出,由于在水泥砂浆和混凝土中加入PW,密度或单位重量会降低。类似的结果也被报道[17]。然而,无水泥铺路块的较低体积密度可能是不合理的,因为它使施工和运输中的处理更容易。3.5. 凝结时间和硬度在混凝土中,凝结时间在实现混凝土硬度方面起着重要作用,并且凝结时间是一个耗时的过程。这是水泥浆开始失去可塑性的时候。混凝土初凝时间一般为30 min,终凝时间一般为10 h根据测试结果(表4),平均初始和最终凝固时间分别为19和25分钟无水泥铺路块在约3小时的持续时间内获得其全部强度,并且不需要养护龄期。试样的硬度用试样的凝固时间来表征,而凝固时间又有助于在加工过程中获得的由于PW的快速凝固特性,样品在大约30分钟内变为硬化状态。进行布氏硬度测试以研究在两种不同负载条件下的抗压痕性,并且结果表明硬度值在38.75至148.6之间的范围内,其中较高百分比的PW揭示了如表4所示的软特性。3.6. 温度效应由于PW的低软化和弹性模量,在测试之前,设想样品分别在低温和高温下表现出脆性和韧性。这意味着,当仅使用塑料作为粘合剂时,塑料含量不能非常低或非常高,因此机械性能显著降低超过所需的裕度。基本上,由于聚合物在高温下加工而发生热降解[2]。Saxena等人[28]还指出,暴露于高温下的残余抗压强度较差。P60将所有混合PW样品暴露于15 °C和60 °C温度下,并测试抗压强度。样品的平均抗压强度降低了0.73 kN,6.24 kN,分别在冷态和热态下。无水泥铺路块在高温下保持较小的抗压强度能力,如表5所示。与研究中考虑的测试温度相比,不丹的温度变化相对较小。K. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)1010085图三.实验室试验研究,(a)凝结时间试验,(b)压缩试验,(c)磨损试验,(d)布氏硬度试验。3.7. 绩效评价建筑材料的性能在实际应用中得到最好的认可。其验证耐久性水平和功能要求。路面采用建议的P60全混合PW无水泥铺路砖建造。它被放置在传统的混凝土块段附近,沿着主要国家公路(PNH)的两侧,承受混合交通荷载,如图所示。9.第九条。P60无水泥砌块和混凝土砌块的抗压强度分别为20.02kN/m2和35kN/m2。在项目建成一年半后进行了绩效评价 从图 9,评价表明对压缩载荷的显著抵抗力。观察到个别块体的轻微起伏或下沉,这是由于基底不稳定造成需要安装适当的边缘系统(路缘石),以避免边缘不稳定,因为需要更好的工艺。调查还注意到,脸部磨损。据了解,连续加载和高温效应的结合导致了这种情况(位置最高温度= 39°C)。3.8. 经济评估不同配合比所需的砂和塑料的重量计算是根据材料特性确定的根据实验性试验,需要添加88%干体积的PW以在熔化时产生一个无水泥铺路块。表6中的结果表明,所有PW混合物中每个块的总重量非常接近,范围为3.11 - 3.20 kg。利用PW的平均密度,在表7和表8中,我们获得了用Nu生产无水泥铺路块的速率7.85对于P40和Nu。P70为7.44,这是预期的最高值根据2020年的劳动力和材料系数(LMC),生产率为每天192个区块[29]。砂的密度= 1680 kg/m3K. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)1010086表3模制无水泥铺路砖的试验方法。进行压缩测试以检查压缩强度的变化。塑料的平均密度= 950 kg/m3块的体积=1684 mm3速率分析是使用当地可用的工具和设备手动生产单个块体。根据BSR(2020)[30],采用人工和沙子的基本费率,而运输费率基于在10km半径范围内进行本研究期间的现行市场费率。速率分析结果表明,随着塑料含量的增加,生产单块无水泥路面砖的成本降低Nu的最大和最小单位成本7.85和你分别使用40%和70%的塑料产生了7.44,这比混凝土铺路块的成本低约35.39%每平方米联锁三六角形混凝土砌块的基本费率433.84[30]单位成本等于Nu。每块12.15由于凝固时间快,因此有助于提高生产从费率分析中得出的单位费率用于计算提供见图4。 不同PW配合比的抗压强度比较。图五、不同PW %的吸水率变化:烘干。1.0m2建成区铺设无水泥路面块。当PW的使用率为混凝土铺路砖的40%至70%时,使用无水泥铺路砖建造路面的成本效益在29.39%至32.25%之间4. 可持续性评估在过去的几十年里,不丹一直能够实现60%森林覆盖率的宪法任务。然而,协议-实验描述的样品数量规范吸水将模塑样品在水中浸泡24小时,在烘箱中干燥,再风干24小时。在这两种情况下,测定吸水率权重的百分比差异,12IS 15658:2006凝结时间干重是吸水率。初凝时间是指12IS 4031:在该位置处,针无法穿透放置在Vicat仪器至5.0 mm(Part(5)─1988压缩从模具底部开始测量。最终凝固时间是指针在塑料块三六角形水泥-24IS 15658:铺设的铺路砖较少2006磨损压缩试验机(CTM)。对应于破坏载荷除以各个样品的平面面积,获得抗压强度。洛杉矶磨损测试是12IS 2386:通常通过使样品铺路块经受冲击、磨损、旋转和摩擦,钢旋转(Part硬度鼓与6个数字的球形重量球。布氏硬度测试12IS 1500:温度测量样品的压痕。对血样62005IS 15658:效果到极端温度-15 °C和60 °C,2006K. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)1010087图六、不同PW %的吸水率变化:风干。根据不丹的《2019年国家废物管理战略》[1],固体废物和废水被认为是一个主要的卫生和健康问题。目前,废物管理面临着体制、技术、资金、能力信息和公共支持等多重障碍,导致废物管理系统非常糟糕。废物产生的增加随着容易获得的进口产品、不可生物降解的商品和社会消费模式的变化而显著增加[1]。在不丹,塑料废物的产生是一个越来越令人担忧的问题,它是第二大贡献因素,每天产生172.16公吨固体废物,其中29.44公吨是PW(17.1%),如图所示。 10个。作为一个案例,项目的可持续发展的环境效益的PW的再利用,进行了评估。 按P60配合比,利用当地现有的工具和设备,人工一天可生产192块无水泥摊铺砌块。一年中,124.4公吨的PW可被用作路面建筑材料(图1)。 11)。此外,为了证实无水泥铺路砖的可持续性,我们量化了当地混凝土砌块、抛光混凝土砌块、Dolep、烧粘土砖、花岗岩和大理石的比较分析结果。可持续性评估方法是近年来出现的一种在广泛的可持续性参数范围内评估建筑材料性能的方法。这些材料的环境适应性指数(ESI)是根据[32]中采用的方法,考虑了隐含能量、LCC和可重复使用性等参数得出的。作者认为,提高研究新颖性的想法对于确定和纳入其他参数至关重要,例如使用寿命、环境影响、性能、社会影响、耐火性和劳动效率。 这种新颖性可以被认为有助于建筑师,规划师和环保主义者进行可持续发展活动[1,33]。本文试图通过可持续性评分水平来建立和关联各种摊铺材料对环境影响的实证基础。不丹常用的铺路材料见表9。4.1. 内蕴能量根据Hammond [34]的说法,可再生能源(EE)或图7.第一次会议。无水泥铺路砖的磨损行为,(a)质量损失,(b)磨损百分比还包括与二氧化碳或隐含碳排放相关的物流和运输费用,以生产特定的建筑材料[34本研究重新预测了图13[35]中所考虑材料的隐含碳,并通过对各部门和利益相关者的定量调查进行了补充,其中采访了150名参与者,还收集了其他可持续性指数。应答者的配置如图12所示。在图13中,分析结果预测,对于诸如抛光块的材料,K. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)1010088X见图9。 已建路面使用性能评价方法的比较。见图8。 堆密度随PW含量的变化。当地生产的混凝土砌块的二氧化碳排放量高达423千克/吨。对于完整和详细的生命周期分析(LCA),隐含能量和隐含碳分析代表了快速初步环境评估[37]和环境绩效[38]的简单实用方法。理想情况下,有四种不同的方法来计算生产商品和服务所需的能源,即统计分析,采用过程分析方法,找到了不同摊铺机材料的体现能量,考虑研究,如方程。(一).这些被进一步转换成兆焦耳(MJ)的能量,用于分析。不丹使用的不同摊铺材料的内含能量分析结果如图所示。 14,1,398 MJ EE和19.10% VI,均位于第二位,表明无水泥铺路砖的评级远高于除Dolep外的其他建筑材料。EE¼ mi Mi Ec11式中,mi =材料量; Mi =单位量材料的能量含量; Ec=施工现场使用的能量[39]。4.2. 寿命周期成本建筑物使用寿命期间的总成本包括初始成本、维护成本、能源成本、清洁成本、管理成本、使用成本,减去最终的剩余价值。LCC基本上可以由Eq.(二)、LCC/ Ic Mc EcCc Oc Uc-Rv2其中,Ic为初始成本,Mc为维护成本,Ec为能源成本,Cc为清洁成本,Oc为间接费用和管理成本,Uc为使用成本,Rv为转售价值。三种最常见的LCC方法是简单回收期、净现值表4凝结时间和硬度测试结果。类型的塑料混合比(塑料:沙子)初凝时间(分钟)最终凝固时间(分钟)施加载荷(N)1471.52452.5PP/PS四十比六十182338.75五五开182433.42 41.90六十比四十1822110.00七十点半2025114.89HDPE四十比六十1824111.61五五开1923124.57六十比四十1824141.58七十点半1824148.60美元所有混合四十比六十192365.87 93.65五五开172469.94 96.84六十比四十1623104.80113.20七十点半1824127.40表5温度效应引起的抗压强度变化配合比设计低温(-15°C)高温(60°C)荷载(kN)抗压强度(N/mm2)荷载(kN)抗压强度(N/mm2)P60(全部混合)54019.4138013.6653519.2339014.0253519.2338013.66平均–19.29–13.78K. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)1010089XC净现值表6生产单块无水泥铺路砖所需的塑料和砂的比例代码混合比(塑料:沙子)所有塑料类型重量比例(公斤)块体重量(kg)塑料砂P40四十比六十塑料:沙子1.202.003.17P50五五开1.501.673.14P60六十比四十1.801.333.11P70七十点半2.111.003.20表7无水泥路面砌块单体生产率分析。Discription活动NDQURA*塑料垃圾无000–00水费无000–00砂(10,000公斤/卡车)包括交通费1–2.000000kg0.37300.75劳动者分类、清洁和切碎21.50.003130天232.931.46劳动者熔化、混合和成型20.50.001040天232.930.49微型卡车运输11.50.003125天7002.19劳动者装卸21.50.003125天232.931.46工作主管工程监督11.30.002600天309.820.81数量(Nu.)–7.14利润(10%)–0.71每区块速率(Nu.)P407.85同样地,P507.72P607.58P707.44日产量(个)=1/(0.003130 + 0.001040 + 0.001044)=1/0.00521 = 192块* (N =数目,D =持续时间(小时),Q =数量(系数),U =单位; R =速率(努),A =以Nu.为单位的数量1 USD = Nu.74.08)。表8提供和铺设60 mm厚的无水泥铺路砖的每平方米建造率以及与混凝土铺路砖的成本比较描述数量单元速率(Nu.)数量(Nu.)梅森湾10.05000天309.8215.49梅森湾20.05000天275.6413.78劳动者0.15191天232.9335.38砂0.06500 m3联锁摊铺机块(三角)1.00000 m2总计(Nu.):一375.81承包商60.13总计(Nu.):A + B [P40]435.94P50430.34P60424.56P70418.95RW 0303:根据BSR 2020,提供和铺设水泥铺路块,三角,灰灰色:60 mm厚617.42P40、P50、P60和P70每平方米的成本效益百分比(%)29.39、30.30、31.24和32.15(NPV)内部收益率(IRR)。在建筑业中,最受欢迎的LCC技术是净现值法。净现值是指为了满足未来在整个投资周期中出现的所有财务需求而NPV使用Eq.(三)、其余材料为56.65%VI。认为无水泥路面砌块是低成本的、适合低收入人群的、可负担的路面砌块。4.3. 重用性不不t1/2/2/3/3/3/4ð3Þ在材料寿命结束或不再使用时回收材料的潜力建筑材料的废弃处理给环境造成了大量的废弃物,加剧了环境污染。材料如式中,Ct为第t年的估计成本,r为折现率,T为分析期间(年)。烧红砖、大理石、花岗岩和抛光混凝土砌块的LCC2018年的10%。不丹使用的不同摊铺材料的LCC分析结果如图15所示,图15显示了无水泥摊铺块在Nu LCC的整体维护和适用性方面每10平方米1,200个,排名第二混凝土、砖块、聚乙烯制品等是建筑环境的来世的一些结果。如图12所述,通过调查收集数据。例如,如果一种材料可用于相同目的,则可重用性因子为1(或100百分比评级的价值指数),其他情况的价值按比例减少当前研究考虑的不同摊铺机材料的可重复使用性矩阵如图所示。 16个指示性无水泥铺路砖,具有30%的再生率,不473.3330.77280.39280.39K. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)10100810见图10。 不丹的废物构成[31]。见图11。 无水泥铺路砖和塑料的数量与持续时间图表。图12.可持续性评估的面试配置。图十三. 在不同的建筑材料中添加碳。表9不丹常用的铺路材料铺装材料原材料尺寸(mm)无水泥铺路砖的可用性和VI保持与当地混凝土砖相同。混凝土砌块在建筑中的不丹廷布混凝土砖私人有限公司砂、水泥、骨料水泥、骨料、粉碎粉尘240×115 × 74240×110 × 704.4. 环境适宜性指数不丹的费率表(2020年)[30]和劳动力和配偶-水泥、砂、粗骨料200×200 × 100rial coefficient(2020)[29]用于估计材料数量,关系和成本。按10m2摊铺材料计算多勒普石变化烧成粘土砖烧成碱性粘土200×90 × 90花岗岩/大理石石材/岩石无水泥铺路砖砂,塑料图 2(a)可用性相比,25%的烧结粘土砖。VI仍处于第四位,为46.15%,而抛光混凝土砌块和烧结粘土砖的VI分别为30%和38.46%。再-ESI。分析包括两个部分-第一部分包括使用方程计算价值指数(VI)。(4)从隐含能量、寿命周期成本和可再利用性等方面进行分析。三个VI的总和给出了ESI,因此,环境适宜性等级由此建立。不丹使用的不同铺路材料的ESI如表10所示。[40]的研究还表明,在对建筑环境的可持续性进行分类方面做出了巨大努力,K. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)10100811图14.不同摊铺机材料的能耗。图15. 不同摊铺机材料的LCC。图16.不同摊铺机材料的可重复使用性矩阵。K. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)10100812¼ ð Þ¼ ð ÞX表10总体ESI评分和SR排名。摊铺机材料ESI[32] *ESI[40] *ESI(当前研究)ESI评分Sr局部混凝土砌块92.47145.00155.00392.475烧结粘土砖80.83145.00145.00370.836抛光混凝土砌块97.35165.00150.00412.354多莱普300.00270.00250.00820.001花岗岩/大理石154.27235.00175.00564.272无水泥铺路砖121.90215.00140.00476.903*根据Emmanuel,2004和Mueller et. 例如,2017.考虑性能(安全性、气候舒适性、成本和社会方面)、使用寿命(建筑物的设计寿命)和环境影响等参数[41]。 公式(6)计算了不同建筑材料的建筑材料可持续性潜力(BMSP),可持续性预测在图中评级。 17个基于调查,满分为100分(%)。VI最低嵌入能量MJx100 4物质嵌入能VI材料重复使用性x100 5最高可靠性使用寿命x性能ESI。另一个被大多数研究人员忽视的可持续性指标是其耐火性能,社会影响和劳动效率。为了实施这些新参数,对工程师、承包商、当地木匠、劳工和用户或居住者进行了访谈,以评估他们对舒适性、社会方面和在第4.1节讨论的各种摊铺机材料上工作的由此获得的信息被转换成百分比,并在图中表示。 18个新的适应性指标。大量的统计分析和问卷调查表明了量化研究目标的理想结果。将所有考虑的摊铺材料的环境适应性指数相加,得到ESI评分。这是由Eq。(7)。BMSP¼情感影响力600多勒普在伊曼纽尔和穆勒方法中得分最高。它在不丹被大量发现,几乎所有的传统和修道院庭院都使用它。运输成本是最低的,因为它是当地可用的。分析结果表明,无水泥砌块比混凝土砌块和烧结粘土砖赢得更多的分数。无水泥铺路砖是由沙子和PW制成的,虽然该过程需要燃烧,但统计上表明对环境的影响较小。事实上,无水泥铺路块的可持续性比倾倒PW更好。在没有控制燃烧系统的情况下,利用木柴的燃烧能量来平衡无水泥路面砖燃烧过程中的不确定性,ESI评分<$ESIEmmanuel<$ESIMueller<$ESI当前研究表10提供了总体ESI评分和SR排名。各种摊铺机材料的可持续性量化表明,Dolep赢得了最高的ESI得分820.00分,因此,可持续性等级(SR)为1,其次是花岗岩和大理石(564.27分,SR = 2)。铺路材料,即,花岗岩和大理石经历相同的操作和提取程序,并且它们被赋予共同的ESI值。烧制粘土砖的总体可持续性最低(370.83分,SR = 6)。研究重点关注的材料,即,无水泥铺路砖保持SR 3,ESI为476.90。ESI值越高,表明环境可持续性越高,图十七岁BMSP可持续性指标基于Mueller考虑的参数进行分析,2017年。K. Tempa,N.Chettri,G.Thapa等人工程科学与技术,国际期刊26(2022)10100813图十八岁在当前研究中考虑的其他参数的增强环境适宜性指数(ESI)评级的SR。因此,最合适的铺路材料是当地提取的Dolep石材。无水泥铺路砖,基本上由沙子和PW组成,大大减少了环境退化,因为倾倒的塑料是其组成的关键成分在六种材料中,可持续性排名(3)明显优于其他正在研究的材料。5. 结论根据目前的研究,得出以下结论实验研究结果表明,最终凝结时间为25分钟,吸水率在限值(6%)内。观察到的最大质量损失为70.33 g,对应于PP/ PSP50样品的2.56%磨损。其他混合比显示出较低的质量损失和磨损百分比。所有混合和HDPE PW样品的抗压强度分别相当于M20和M30混凝土,PP/PS的抗压强度值较低。较低的抗压强度是由于低密度。与混凝土砌块相比,其密度低50%。为此,由于均匀的固体结合,高密度PW组合物具有更高的结构能力,这在很大程度上表征了无水泥铺路砌块的整体性能。一个无水泥铺路砖可以消耗1.8公斤的PW没有水泥和直接使用水。每年可回收124.4公吨塑料作为路面收缩材料。根据这一点,经济评估产生了预期的成本效益。采用P40 ~ P70/m2的无水泥砌块比普通混凝土砌块的施工成本分别降低29.39%~ 32.15%。这些结果表明,水泥少铺路块是相当适合和负担得起的低收入人群。在可持续性评价中,本研究引入耐火性、社会影响和劳动效率作为提高可持续性的附加参数。无水泥铺路砖在可持续性得分中排名第三,表明其环境性能优于混凝土砖和烧结粘土砖。结果表明,PW在非交通区域(如建筑物周围、公共花园/公园、道路和庭院以及路堤边坡)作为防渗材料的回收潜力很大。由于PW是全球性的问题,本研究的实验结果适用于各个PW领域,但是,重新考虑当地的可持续性指标是必要的。竞争利益作者声明,他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系,可能会影响本文报告的工作。致谢作者感谢不丹皇家大学科学技术学院提供实验室测试设施。特别感谢市政府办公室主任的鼓励和支持。作者非常感谢审稿人和编辑的批评意见,这些意见有助于提高这篇手稿的质量引用[1] 不丹国家环境委员会《2019年廷布国家废物管理战略》[2] O. 恩 夸 楚 库 角 Chima , A. 伊 肯 纳 湖 Albert , Focus on potential environmentalissues onplastic world towards a sustainable plastic recycling in developingcountries,Int. J. Ind. Chem. 4(1)(2013)34,doi.org/10.1186/2228-5547-4-34.[3] P.O. Awoyera,A. Adesina,塑料废物到建筑产品:现状,局限性和未来前景,案例研究。施工Mater.12
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