COVIDのスマートな廃棄物管理の視点

Scientific Reports volume 13、記事番号: 2904 (2023) この記事を引用

930 アクセス

2 オルトメトリック

メトリクスの詳細

この論文では、サージカルマスク、防護服、オーバーヘッドカバーやフットカバーなどの健康個人用保護材（HPPM）ストライプが、建築型枠に使用されるコンクリートの耐久性や物理機械的特性に及ぼす影響を測定するための新しい方法を紹介します。 コロナウイルス（新型コロナウイルス感染症）による現在の世界的流行のため、サージカルマスク、防護服、オーバーヘッドカバーやフットカバーなどのHPPMの使用が大幅に増加しています。 新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の第2波と第3波は現在、さまざまな国に影響を及ぼしており、フェイスマスク（FM）の使用が必要となっている。 その結果、何百万もの単一FMが野生に放出され、海岸に打ち上げられたり、海中に漂ったり、危険な場所に行き着いたりしています。 ストライプ繊維がコンクリートの物理機械的特性（加工性、一軸圧縮強さUCS、曲げ強さ、衝撃強さ、耐スポーリング性、耐摩耗性、収着性、吸水率Sw、気孔率（ηe）、透水性、透水性、経済的および環境に優しい側面を決定する必要があります。 この研究は、HPPM、特に使い捨てフェイスマスクに焦点を当て、パンデミック廃棄物をコンクリート構造物に組み込む革新的な方法を調査しました。 走査電子顕微鏡と X 線回折パターンを使用して、微細構造と界面遷移領域を分析し、元素組成を特定しました。 HPPM には細孔をブロックする効果があり、透過性と毛細管の多孔性が減少しました。 さらに、HPPM、特にマスクの最適濃度は、体積比で 0、1、1.5、2.0、および 2.5% で適用されました。 さまざまな HPPM の混合繊維を使用することで、コンクリート サンプルの強度と全体的な性能が向上しました。 強度の増加傾向は約 2% で消え始めました。 この調査の結果、ストライプの含有量は圧縮強度に影響を及ぼさないことがわかりました。 ただし、ストライプはコンクリートの曲げ強度を決定するために重要です。 UCS は 1 ～ 1.5% の間で着実に増加し、その後 2.5% でわずかに低下しました。これは、HPPM をコンクリートに組み込むことが混合物の UCS に重大な影響を与えたことを示しています。 混合物に HPPM を添加すると、コンクリートの破壊モードが脆性から延性に大幅に変更されました。 HPPM ストライプと繊維を少量ずつコンクリート混合物に個別に添加すると、硬化コンクリートの吸水率が減少します。 2% の HPPM 繊維を含むコンクリートは、吸水率と空隙率が最も低かった。 HPPM 繊維は亀裂を横切る架け橋として機能し、マトリックスの転写能力を強化することが判明しました。 技術的および環境的観点から、この研究ではコンクリートの製造に HPPM 繊維を使用することが実行可能であることがわかりました。

コンクリートは圧縮強度は強いですが、引張強度は鋼鉄の10倍です。 また、脆性があるため、亀裂が入った後の応力の伝達を防ぎます。 脆性破壊を防止し、機械的品質を向上させるために、コンクリート混合物に繊維を添加することが可能です。 Healthy Personal Protective Materials (HPPM) ストライプは、スチール、ポリマー、ポリプロピレン、カーボン、ガラスなどの繊維が分散したセメント質複合材料です1。 鉄筋を腐食や硫酸塩の攻撃から保護すること、また細孔や亀裂を通した水やイオンの浸入から保護することは、鉄筋コンクリートの寿命の向上につながります2。 その結果、繊維の挿入と従来の強化材の繊維による置き換えの両方が、長期的な開発の観点から有利です1。 ポリプロピレン繊維強化コンクリートについては 3 により実験的に検討した。 圧縮強度は、体積比 3% のポリプロピレン ストライプを追加した後、試験期間中にわずかに減少し、最も顕著な減少は 10% でした。 分割引張強度は 39% 向上しましたが、体積比 1% のポリプロピレンストライプを含めることで圧縮強度は低下しました。

科学者らは、最小サイズの繊維と比較して、繊維の量を増やすと、圧縮強度、引張強度、曲げ強度がそれぞれ 10%、14%、58% 増加することを発見しました。 さらに、4 の発見に基づいて、細い繊維はクリープひずみを低減するための実行可能な解決策である可能性があります。 繊維の効率は、上記の指標だけでなく、繊維のコンクリート結合強度によっても決まります5。 さらに、繊維は、マトリックスとの接触面を改善するために、捲縮、ねじれ、正弦波状、またはフック状にすることができ、また、繊維のくぼみをフィブリル化（混合中に端が裂ける）することもできます。 コンクリート混合物の機械的特性は繊維の形状にも影響されます6。

Xu ら 7 は、繊維強化コンクリートについて同様の実験を実施し、セルロース繊維 (CTF) を 1.5 kg/m3 の用量で使用すると、コンクリートの一軸圧縮強度 (UCS) が 12% に増加することを発見しました。 ただし、ポリビニル アルコール繊維 (PF) を約 4.0 kg/m3 の用量で使用すると、コンクリートの UCS が 35% 減少しました。 投与量が 2.0 kg/m3 に増加すると、CTF の分割引張強度は 23% 低下し、PF は 55% 低下しました。 ポリオレフィン繊維の引裂き引張強度も低下した。 さらに、コンクリートに繊維強化材を使用すると、特定の混合組成の制約が課せられます。 したがって、変更が必要になる場合があります8。 繊維の数、形状、細さはコンクリートの加工性に影響します1、9、10、11。 これは、特に悪環境条件、環境条件による損傷、表面の磨耗、破壊行為が存在する大都市圏での使用が期待できる分野です。 ただし、HPPM ファイバーは建築用途でより一般的に使用されます。 具体的には、HPPM 繊維はコンクリート製造直後の塑性収縮破壊の低減に特に成功しており、ひび割れ後の挙動を大幅に改善します。

Kilmartin-Lynch ら 12 は、コンクリートの製造に使い捨てフェイスマスクを組み込む革新的な方法を発表しました。 この方法では、オーストラリアでよく見られるセメントやその他の骨材と減水剤を使用し、まれに少ない量の PPE (つまり、0.10%、0.15%、0.20%) を使用して、コンクリートの機械的特性の向上に対する PPE の添加の影響を調べました。 ％、および0.25％）。

Koniorczyk et al.13 は、コンクリート 1 L あたりマスク 1 枚という推奨用量を使用しました。 彼らの調査結果によると、加工されたマスクを追加すると、圧縮強度 (約 5%) と引張強度 (約 3%) が向上しました。

Castellote et al.14 は、セメント重量の 5% までの量の外科用マスク (WM) をモルタルに追加しました。 彼らの研究では、機械的および微細構造的側面の特性評価が行われています。 この研究結果は、セメントに MW を添加すると、強度や耐久性挙動を含む材料の品質の低下を防ぐことができることを示しています。

研究者らは、コンクリート混合物に HPPM を採用することの多くの利点を確認していますが、建物に使用するコンクリートの耐久性と工学的品質を向上させることに関する研究はほとんど行われていません。 コンクリートの挙動に対する HPPM の強い影響のため、この研究では、建築製作用のコンクリートの標準混合物を利用して、さまざまな割合の HPPM を含む複数の実験室サンプルが作成されました。

この研究の主な目的は、この危機の間に埋め立て地に捨てられたり街路に散らばったりするパンデミック関連のゴミの量を減らすために、使い捨てフェイスマスクをリサイクルして再利用できるかどうかを調査することでした。 私たちは、コンクリートの物理的および機械的特性に対する HPPM 繊維の影響と、公共スペースなどの潜在的な用途分野で HPPM 繊維がどのように使用されるかを研究しました。 これは工学と建築の両方を含む学際的な研究です。 この革新的な技術は、さまざまな知識分野を統合することでこのテーマの理解を提供し、公共の場での HPPM ファイバーの使用に関するこれまでの研究が発表されていないため、注目に値します。

この研究では、ナジュランセメント (OPC) のタイプ I 普通ポルトランドセメントを使用しました。 セメントの比重は３．１５であり、ブレーン繊度は４１０ｍ ２ ／ｋｇであった。 メーカーによれば、セメントのボーグ相は、59% C3S、12.1% C2S、10.6% C3A、および 10.4% C4AF でした。 セメントに含まれる酸化物を表 1 に示します。

ASTM C33/C33M-18 を満たすコンクリートサンプルを鋳造するために、細骨材は最大サイズ 4.75 mm の天然砂から採取され、粗骨材は最大サイズ 20 mm の天然砕石でした。 骨材の物理パラメータを表 2 に示します。コンクリートサンプルの細骨材としては粗砂を、粗骨材としては ASTM C33 に準拠した砕石チップを使用しました。 表 2 に、これらの集合体の物理的特徴を示します。

コンクリートの混合と養生は、飲料水である水道水を使用して行われました。 水の特性については、ASTM C1602/C1602M 基準を満たしていました。

この研究で使用したポリプロピレン ストライプ (HPPM) は、図 1 に示すように、サージカル マスク、防護服、オーバーヘッドおよびフット カバーのポリプロピレン ストライプなど、市販されています。オーバーヘッドカバーとフットカバーは同じ特性を持っています12、13、15。 ポリプロピレンのストライプは同じ特性を持っているため、これらの HPPM の比率が異なっても結果には影響しません。 コンクリート中にポリプロピレン繊維を総体積の2.5％の割合で混合した。

HPPM を使用したコンクリートの実験プロトコル、鋳造、および養生。

カットアップ HPPM と混合したサンプルは、コンクリートの体積比 0% (対照混合物)、0.5%、1%、1.5%、2%、および 2.5% の割合で 6 つのコンクリートの組み合わせを使用して分析されました (各混合物につき 3 つのサンプル)。 。 この選択は、3、7、16 による先行研究と一致しています。 比重 3.15、かさ密度 1250 ～ 1650 kg/m3 のナジュラン セメントが実験全体を通じて使用され、公称サイズ 20 mm の粗骨材と比重 2.63 の細骨材もオーブンで焼成されました。 - 余分な水分を除去するために 110 °C で 48 時間乾燥させます。 表 1 に、使用したセメントパラメータを示します。 HPPM および細骨材および粗骨材の物理パラメータを表 2 に示します。この研究では、コロナウイルスによる市中感染と感染リスクを制限するために、新品および未使用の HPPM が利用されました。 HPPM を長さ 1 cm、幅 1 cm の小片に切断しました (図 1)。

表 3 は、サンプルをキャストするために使用した混合設計とさまざまな量の HPPM を示しています。 CM0 はサージカルマスクを含まない対照混合物を示し、CM25 は体積濃度 2.5% のコンクリートを示します。

基準ミキサー内で、ASTM C192M に従って水/セメント比 0.50 でコンクリート サンプルを調製しました。 この研究では追加の材料や化学混合物は使用されませんでした。 HPPM 繊維は、追加の割合として 0.5、1、1.5、2.0、および 2.5% の割合で使用されました。 コンクリートを混合し、さまざまな型 (立方体、円柱、角柱) に 24 時間入れてから、型から外し、きれいな飲用可能な水道水で養生しました。 コンクリートサンプルは 21 ～ 24 °C の室温で 28 日間養生されました (図 1)。

すべての乾燥材料の重量を量り、コンクリートミキサーで 3 分間混合して混合しました。 水と３分間混合した後、乾燥材料を静かに加え、さらに３分間混合した。 ミキサーから取り外した後、コンクリートを円筒型に流し込みます。 コンクリートの付着を避けるため、組み立てた型枠の内面にモールド油を薄く塗布しました。 コンクリートを沈降させるために、円筒型にコンクリートを充填し、振動テーブル上に 20 秒間置きました。 最初の 20 秒後に型にコンクリートを充填し、空隙がないことを確認するためにさらに 20 秒間振動させました。 新しいコンクリートの表面は、滑らかなスチールコテを使用して仕上げられました。 24 時間後に試験片を金型から取り出し、強度試験のためにすぐにきれいな淡水に 28 日間浸漬しました。 この手順をコンクリートバッチごとに実行しました。 以前の研究 3、16、17 では同一の鋳造手順が採用されています (1)。

圧縮強度、分割引張強度、曲げ強度の試験はそれぞれ18、19、20を使用して実施されました。 圧縮強度試験は 100 × 100 × 100 mm3 の立方体試験片で実行されました (結果は ASTM C39/C39M-2118 に従って 15 * 15 立方体に補正されました)。一方、分割試験は直径 100 mm で、高さ 200 mm、曲げ強度が直径 100 mm、高さ 200 mm のプリズム試験片。 立方体試験片は、表面が飽和した乾燥状態および乾燥状態で水槽から取り出した直後に水中で重量を測定し、サンプル密度を測定しました。 圧縮試験装置は平方メートル当たり 2000 kg の力を持っていました。 各混合構成からの 3 つのサンプルは、157 kN/分の力を受ける前に欠陥がないか検査されました。 製造された HPPM コンクリートの均質性と構造的完全性を評価するために、非妨害パルス速度 (PV) 試験が圧縮サンプルに対して 21 に従って実行されました。 この試験は、コンクリートサンプルの一貫性と均一性を評価し、表面に見えない亀裂や空隙を評価するために使用できます。 有効気孔率を評価するために、サンプルからの 2 ～ 3 つの代表的な試験片 (個々の質量 > 50 g) をデシケーター内の水に浸しました (e)。 デシケーター内で > 800 Pa (22 で必要) の真空圧を少なくとも 2 時間維持して、試験片を飽和させました。 試料の乾燥質量 (Mdry) および飽和質量 (Msat)、および水に懸濁した飽和試料の質量 (Msus) を計算しました。 有効気孔率 (e) と乾燥密度 (乾燥) を計算するには、次の方程式を使用しました。

ここで、ηe = 空隙率 %、Msat: 飽和質量、Mdry: 乾燥質量、MSSD: 飽和表面乾燥質量。

28 日間の養生後、コンクリートサンプルを養生タンクから取り出し、乾燥させました。 ASTM C31/C31M-21 に従って、円筒形サンプルの上部を自然乾燥後に研磨して、圧縮ギアと試験ギアとの滑らかな接触面を作成しました。 荷重速度は 0.34 MPa/s18 でした。

走査電子顕微鏡 (SEM) 研究には、Hitachi U8040 走査電子顕微鏡を使用しました。 硬化試験片の液体透過性は、23に従って測定されました。 透過性試験には 150 mm の立方体試験片を使用しました。 透過性を測定する前に、試験片を 28 日間硬化させました。 図 1 は、すべてのテストの実験セットアップを示しています。

HPPMストライプ（ポリプロピレン）は、コンクリートの耐ひび割れ改善材として利用されています。 HPPM は、製造元の指示に従って、プラスチックのポリプロピレン繊維から構築されました。 また、高い化学的安定性と強度を示します。 繊維含有量は体積で 0.5 ～ 2.5% の範囲でした。 ＨＰＰＭを長さ１ｃｍ、幅１ｃｍの小片に切り刻んだ。 シングルユース HPPM の物理パラメータを表 4 に示します。

図 2a、b は、フェイスマスクと HPPM ファイバーを統合した X 線回折パターンを示しています。 図2bに示すように、すべてのファイバーの回折ピークは10度から30度の間で得られました。 約 14°、17°、18.6°、21 ～ 22°、および 28°で得られるピークは、ポリプロピレンによって生成されるピークと類似しています。 HPPM の微細構造変化は SEM を使用して観察されました。 ＨＰＰＭ層（ポリプロピレン）を１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズにスライスし、ＳＥＭ（日立、ＴＭ３０００）を使用して倍率１０００倍で検査した。 図 2c は、溶融、歪み、もつれ、亀裂などのポリプロピレン繊維の構造変化を示しています。

(a) 使い捨てフェイスマスクの画像、(b) FM ファイバーの XRD 画像、および (c) 1000 倍の走査型電子顕微鏡によるフェイスマスク層の外観。

コンクリート混合物に HPPM 繊維を添加した場合の相変化への影響を調べるために、XRD を使用して試験片を研究しました。 図 3 は、28 日における 2% HPPM テストの結果を示しています。 ポートランダイト Ca(OH)2、方解石 Ca(CO)3、および二酸化ケイ素 (SiO2) の結晶相が主ピークです。 HPPM ファイバーを添加しても、Ca(CO)3 および Ca(OH)2 レベルはあまり変化しませんでした。 同様に、繊維を追加すると、強度 650 で観察されました。 この現象は、繊維が化学プロセスに関与できないことを示しています。 さらに、非晶質材料の存在は、16°と 36°の間の 2 シータの間の凸形状によって示されます。

28 日後の 2% HPPM を使用したコンクリートの XRD 分析。

図 4 は、添加剤としてさまざまな量の HPPM を含むコンクリート混合物のスランプ値を示しています。 コンクリートに添加される HPPM の割合が増加するにつれて、スランプ値は直線的に減少すると予想されました。 基準サンプルの基準スランプと比較して、スランプ値はそれぞれ約 5%、13%、20%、30%、および 43% 減少しました。 スランプの減少は、図 4 に示すように、HPP 粒子の不均質性と粗さに起因する可能性があり、これにより混合物の流動性が低下する可能性があるほか、HPPM の高い吸収性 (8.8%) が低下する可能性があります (図 4 を参照)。 8.8%）、HPPM とコンクリート マトリックス間の凝集性が高い 29 ため、HPPM の量を増やすとスランプ値が低くなります。 繊維の体積、形状、細さ、および混合組成は、コンクリートの加工性に影響します1、9、10、11。 繊維の線量がこの臨界量を超えると、繊維のクランプまたはボール化の可能性が増加し、その結果、繊維の分布が不均一になり、流動性が大幅に低下します27。

HPPM のさまざまなパーセンテージのスランプ値。

サンプルの UCS 値を図 5 に示します。実験の対照混合物の 28 日間 UCS は 448 kg/cm2 でしたが、体積比 2% の細断 HPPM を添加すると最良の結果が得られました。 対照混合研究では、UCS は 1 ～ 1.5 % の間で着実に増加し、その後 2.5 % でわずかに減少しました。 対照サンプルと比較して、0.5、1、1.5、および 2% の体積増加により、サンプルはそれぞれ 8.82、11.05、13.68、および 9.40 % 増加しました (図 5)。 結果は、HPPM をコンクリートに組み込むと、混合物の UCS に重大な影響を与えることが示されました。 2020 年に、Xu ら 7 は、UCS について同様の結果を報告しました。そこでは、さまざまなプラスチック繊維を追加すると、UCS が低下し始める点まで増加しました。 以前の研究で実証されているように、ポリプロピレン繊維の追加含有量による UCS の改善は、繊維の亀裂制限効果に関連している可能性があります 30。 31 による研究によると、2.5 % での減少傾向は、2.5 % での空隙の存在と、カットアップ HPPM とセメントの間の界面結合の弱化の存在による可能性があります (2017)。

28 日後に HPPM を添加すると圧縮強度が向上しました。

繊維の投与量が 0 から 3% に増加すると、UCS は 6% 増加しました 32。 図 6 に示すように、混合物に HPPM を添加すると、コンクリートの破壊モードが脆性から延性に大幅に変化しました。試験片は HPPM 繊維の架橋効果により砕けず、完成まで完全性を維持しました。テスト。 HPPM を含む混合物は、初期の段階では圧縮強度が低いことが発見されました。 ただし、より長い硬化期間を経ると、より高い圧縮強度が得られました。 これは、架橋繊維の効果が時間の経過とともにコンクリートの UCS を改善できることを示唆しています。

HPPM を使用しないコンクリート試験片の (a) 圧縮荷重下での破壊モード (b ～ d)。コンクリートの破壊モードが脆性から延性に変化します。

28 日目に、水を飽和させた 150 mm の立方体コンクリート試験片に対して超音波試験を実行し、試験片内の内部細孔の数を評価しました。 21 によれば、この非破壊検査では、プローブ間で放射される反射波を使用して試料の透磁率を評価します。 試験は、機器の 2 つのプローブで試験片の 2 つの面を横切ることによって実行されました。 PV 試験は、コンクリートの一貫性と効率を測定するための非破壊的な方法です。 コンクリートのひび割れや気孔は PV33 とも呼ばれます。 非破壊検査はコンクリートの品質を評価する良い方法です。 PV テストの効果を図 7a に示します。 図7aに示すように、PVは、体積当たりのHPPM含有量が2.0％を超えるまでは一貫して増加し、その後2.5％までわずかに減少しました。 同様に、UCS の場合、体積 2.0% の HPPM 材料が最良の結果をもたらしました。 34,35 によれば、PV 結果が 4500 m/s を超えるコンクリートは、高品質評価で優れていると見なされます。 コンクリートの品質は、実験の対照試験体と比較して、体積の 2.5% マークで再び低下しました。 それにもかかわらず、コンクリートの品質はすべての配合設計で向上し、有益な特徴を示しました。 36 によれば、良質のコンクリートには、上記の範囲内では実質的な空隙や亀裂はありません。 その結果、37 の研究で示されているように、細断マスクの使用によりコンクリートの微小亀裂の数が減少し、それによってコンクリートの全体的な品質が向上しました。 空隙や亀裂が存在しないと、上記の制限内でコンクリートの構造的完全性が危険にさらされる可能性があります。 繊維の増加に伴う空隙率の増加とそれによる多孔率の増加により、繊維組成が 2.5% を超えると PV 値が低下する傾向があります。 BIS によれば、超音波パルス速度 (UPV) 値は 3.8 ～ 4.04 km/s の範囲であり、コンクリートの品質が良好であることを示しています38。 HPPM を方程式に追加すると、UPV 値が特定の体積分率まで増加しました。 ただし、予想どおり、HPPM ストライプ コンテンツの増加により、UPV 値が低下しました。 この速度変化の減少は、コンクリート試験片に空隙や微小亀裂が存在し、繊維体積分率が高くなると均一性が低下するためであると考えられます。 HPPM を任意の % で含む試験片では、4200 ～ 4600 m/s の範囲の UPV 値が検出され、良質のコンクリートとみなされました。

(a) 28 日後の P 波速度の結果、および (b) HPPM を含むコンクリートの UCS と PV の関係。

UPV 値は、対応する立方体の圧縮強度に関連しています。 図 7b に示すように、HPPM 繊維を含むコンクリート混合物の UCS と UPV 値の間には強い関係があります。 検出力回帰法を使用して実験結果を相関させたところ、すべてのサンプルの R2 値が 0.872 であり、関連性における高い信頼度が示されました。

吸着率（S）の結果を図8に示します。ファイバーコンクリートは通常のコンクリートと比較すると、コンクリートの耐久性の尺度であるSが低くなります。 細孔空間における接続の損失は、HPPM 繊維充填孔の多孔性によって引き起こされる可能性があります 39。 2% HPPM の最小 S は 2.55(106) m/s ですが、2.5% HPPM の最大値は 3.46 m/s です。 さらに、2.5% HPPM の高い値はかなりの気孔率を有する混合物と同様であるにもかかわらず、すべての HPPM コンクリートは対照混合物よりも低い S を持っていました。 この結果は、HPPM ファイバーを使用すると、毛細管 n と細孔の内部導電率が大幅に減少することを示しており、この研究で得られた他の耐久性のすべてを裏付けています。

28 日後に HPPM を添加すると吸着性が向上します。

UCS と PV の FS は同様のパターンに従い、HPPM 繊維含有量が 2% まで増加し、その後繊維数が増加するにつれて減少します。 このグラフ（図9）に示す結果は、コンクリートの曲げ強度も引張強度と同様に、HPPM濃度が増加するにつれて増加することを示しています。 対照混合物と比較して、HPPM が 0.5、1、1.5、2、および 2.5% の試験片の FS は、それぞれ 17.8、24、27.5、33.4、および 1.6% でした。 さらに、HPPM は、特に長時間の水硬化後の FS の発達において重要な役割を果たします。 2.0% の HPPM を使用したコンクリートの FS が 33.4% 増加したことからわかるように、HPPM の全体的な効果は FS の増加に向けられているようです。 繊維含有量が増加するにつれて FS が減少するのは、2.5% の HPPM 繊維がマトリックスに添加されるとマトリックス内の空隙が成長するという事実に起因すると考えられます。 HPPM を持続可能なコンクリートに適用すると、サンプルの FS が大幅に向上しました。 その結果、より適切な具体的な FS を作成するために最適化された幾何学的形状を備えた HPPM を導入することにより、さらなる FS の強化が達成される可能性があります。 結合強度を高めた機械的に強化された繊維の採用により、リサイクル HPPM 処理の開発の結果、より大きな残留容量を生み出すことができる、より弾力性のある構造コンクリートが得られるはずです。

(a) 試験片の引張ゾーンの亀裂と交差する繊維により、曲げ強度が増加しました。(b) 2% HPPM を添加してから 28 日後の FS が向上しました。(c) 曲げ強度に対する HPPM の組み込みの影響。

試験片の引張ゾーンの亀裂と交差する繊維により、FS が増加しました。 HPPM 繊維は屈曲して亀裂面の分離を保持し、より大きなエネルギー吸収能力を提供し、亀裂先端に隣接する微小亀裂領域の応力を緩和します (図 9a、b)。 これは、混合物中の体積分率が大きくなるとコンクリートの加工性が低下することが原因である可能性があります。 プリズムビームの記録されたＦＳ値を図９ｃに示す。

コンクリート試験片を崩壊させるのに必要な打撃回数に関して、HPPM 繊維の異なる体積分率に対するコンクリートの IM を調査しました。 PPF はコンクリートの耐衝撃性を向上させます40。 わずか 1% のマイクロ PPF を添加すると、破損するまでの打撃回数が 3 倍近く増加しました 41。 最初の亀裂の打撃数は、HPPM が 0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5% の場合、それぞれ 76、35、546、654、987、および 698% と評価されました。コンクリート混合物に添加されました。 さらに、HPPM が 0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5% の場合、サンプルを破壊するのに必要な打撃回数はそれぞれ 3.0 倍、3.3 倍、4.8 倍に増加しました (図 10)。 これらの調査結果は 42 と一致しており、破壊に至る打撃回数は通常のコンクリートの 76 (100%) から 355 (367.105%)、546 (618.421%)、654 (760.526%)、987 (1198.68%)、および混合対照と等しい HPPM 繊維を含むコンクリートの場合、それぞれ 0%、0.5%、1%、1.5%、2%、および 2.5% に等しい HPPM 繊維を含むコンクリートの場合は 689 (818.421%) (図 10)。

HPPM の組み込みが耐衝撃性に及ぼす影響。

さらに、繊維のないコンクリートと比較して、PPFRC の剥離の割合は低くなります43。 これは防火設備の進歩によるものです。 HPPM は 160 °C で溶融しますが、剥離は 190 °C で発生します44。 その結果、繊維が溶けると空のチャネルが現れ、ガスが逃げるための新しい経路が生成されます。 同時に内部間隙圧力を低下させます。 これらの発見は 45,46 などによっても確認されました。 最後に、HPPM はコンクリートの耐火性を大幅に改善しました。

HPPM繊維の使用によりコンクリートの耐摩耗性が向上します。 Horszczaruk47 は、0.9 kg/m3 の繊維を含めた後、HPPM の平均摩耗深さは、普通コンクリートの平均摩耗深さと比較して 29 から 42 % に減少することを実証しました。 フィブリル化 HPPM を 0、0.5、1、1.5、2、2.5% 含むコンクリートの耐摩耗性の増加は、水とセメントの比率に応じて 6.4、5.7、4.9、3.7、4.6% まで変化しました 48。

この現象は、HPPM 繊維をコンクリートに組み込むと亀裂の発生が抑制され、コンクリート本来の亀裂傾向が効果的に減少するという事実によって説明できます。 さらに、HPPM 繊維の細孔遮断効果により、硬化したコンクリートの細孔構造がより剥離し、その結果、毛細管空隙率が減少し、コンクリートへの水の浸透が低下します。 また、HPPMの耐摩耗強度も向上しました。 耐摩耗性に関しては、HPPM 繊維が対照コンクリートより優れていました (図 11)。

HPPM添加後28日目の耐摩耗性向上。

敵対的なイオンの侵入に対するコンクリートの耐性も、コンクリートの耐久性に影響を与える重要な要素です。 コンクリートの気孔率は、その吸収特性によって間接的に表され、コンクリート内の透過性細孔容積とこれらの細孔間の接続性に関する有益な情報が得られます49。 Sw の割合は、硬化後のコンクリートの細孔容積または n の尺度であり、コンクリートの耐久性の基本的な要素の 1 つです。

吸水性に関しては、HPPM が普通のコンクリートよりも吸水性が低いことが多くの研究で示されています。 50 によれば、通常のコンクリートは 1.52% の水を吸収しますが、1.5、3.0、または 4.5% の PPF を含むコンクリートは、それぞれ 39、46、または 49 % の水を吸収します。 同様に、51 では吸水率が 2.481% から 1.366% に約 45% 減少しました。 以前のテストでは、PPFRC は繊維のないコンクリートよりも 24.7 % 少ない水分を吸収しました52。 これは繊維の作用によるもので、亀裂の数が最小限に抑えられていると考えられます。 しかし、繊維は吸収性に悪影響を与えることがいくつかのテストで示されています。

私たちの調査結果は、HPPM をコンクリートに注入すると、その Sw が大幅に減少することを示しています。 対照コンクリート混合物から得られたそれぞれの値と比較すると、HPPM が 0、0.5、1、1.5、2、および 2.5% のコンクリート混合物の吸水率は、それぞれ 25% および 36% 減少しました。 ポリプロピレン HPPM 繊維強化コンクリートの結果は、HPPM 繊維がコンクリートの吸水性を有利に低減することを示しています。 図１２ａに示すように、繊維含量の増加により、吸水性がより大きく減少した。 その結果、本研究で評価したすべての HPPM 繊維強化コンクリートの中で、HPPM 繊維を 2% 含む組み合わせが最も低い吸水率を示しました。 コンクリートに繊維を添加するとさまざまな利点が得られますが、ハイブリッド繊維強化コンクリートでは移行ゾーンの厚さも増加します。

選択された研究で報告されている、(a) 吸水率 (Sw) および (b) 空隙率 (n) に対する HPPM の影響。

図 12b に示すように、気孔率に対する HPPM の影響は明確に測定できません。 加工性は多くの要因に影響されますが、その 1 つは混合物内の繊維の分布と多孔度のレベルです。 研究では、繊維の投与量が増加すると、空隙率が増加することが示されています53。 前に示したように、繊維の添加量をより少ない量に限定すると空隙率が減少する可能性があり、繊維の添加量を増やすと再び空隙率が増加する可能性があります54。 この研究では、HPPM が 0、0.5、1、1.5、2、2.5% のコンクリートの空隙率は、それぞれ 4.9、4.3、5.2、3.6、4.3、5.5% でした。 コンクリートの空隙率に対する HPPM 繊維の組み込みの影響の概要を図 12b に示します。 コンクリートに 2.5% を超える HPPM 繊維を添加すると、遷移領域の厚さと n が増加し、Sw が増加しました。 空隙率の増加は、圧縮不良によるものである可能性があり、これにより、より多くの微小亀裂、拘束されていない繊維、亀裂、および繊維とマトリックスの結合不良が発生する可能性があります55。

ＨＰＰＭ繊維の細孔遮断作用のため、ＨＰＰＭの水浸透深さはすべて、対照混合物のものよりも低かった。 これらの発見は、HPPM 結果の正確さを裏付けています。

２％のＨＰＰＭ繊維含有量を有​​する試験片の最小侵入深さは７．４ｍｍであり、これは対照混合物よりも３８．３３％小さかった。 HPPM の水浸透深さの減少とその後の増加 (2.5% で 11.6) は、HPPM 繊維含有量の増加に伴う「n」の増加に起因すると考えられます。 実際、水深の 2% の減少は、細孔の閉塞と毛細管の多孔性の減少に起因する可能性が最も高くなります。 この結果は、この研究で示された他の耐久性テストの結果を裏付けています。 図 13 は、28 日における水の浸透の深さを示しています。

28 日後の水の浸透深さと HPPM 繊維含有量の関係。

さらに、HPPM 繊維が透過性に及ぼす影響はよくわかっていません。 3 は、PPF をコンクリートに添加すると、水とガスの透過性が両方とも増加することを発見しました。 Hager et al.56 も同様の発見を報告しました。 一方、多くの研究により、繊維が透過性に好影響を与えることが判明しています。 57 によれば、PPF をコンクリートに添加すると、透水性の持続時間が短縮されます。 同様に、繊維を含むサンプルは、繊維を含まないサンプルよりも低い透過性を示しました58。 研究では、繊維の体積が一定の点まで増加すると透水性が低下し、その後増加し、場合によっては無筋コンクリートの透水性を超えることも示されています59。 これは通常、作業性の欠如と混合物中の繊維の量が多すぎることが原因です。

コンクリート中に HPPM 繊維が存在すると、亀裂の形成が制限され、コンクリートが破損する可能性が低くなります。 また、繊維は硬化したコンクリートの細孔構造をより分離させ、その結果、毛細管空隙率が低下し、コンクリートの水の浸透が低下します。

混合物の結合特性を評価するために、体積分率 0.5、1、1.5、2、および 2.5% の HPPM 繊維の微細構造を SEM を使用して検査しました。 図14a、bは、HPPM繊維と破壊後の繊維架橋を含むコンクリート複合材のHPPM繊維-マトリックス界面を示しています。 HPPM 繊維を組み込んだコンクリートの圧縮および曲げ試験の結果は、繊維とマトリックスの界面がより強力であり、繊維とマトリックスの結合がより強いことを示しました。

HPPM 繊維を含むコンクリートの SEM 画像。 (a) 異なる割合の HPPM を含む立方体、(b – f) HPPM 繊維が 0.5、1、1.5、2、2.5% である。

コンクリートのもう 1 つの欠点は、コンクリートを注入した直後、完全に固まる前に壊れることです。 これらの亀裂は、特に大規模な現場での使用において、コンクリートの脆弱性の主な原因となり、破損や破損、さらには全体的な復元力の欠如を引き起こします60。 従来の補強と、程度は低いものの、特定の繊維を適切な量使用することは、張力の弱さを克服するのに役立ちます61。 混合物中の HPPM の結合特性を評価するために、HPPM の体積分率 2% を含む HPPM コンクリートの微細構造を SEM を使用して調査しました。 コンクリート試験片の破壊後の HPPM 表面および水和セメントマトリックスの 0.5、1、および 1.5% における微細構造をそれぞれ図 14b ～ d に示します。 図 14b ～ d に示すように、HPPM の表面は高密度に水和したセメント マトリックスでコーティングされました。 この現象は、HPPM と湿式セメント マトリックスが強力な結合を形成したことを示しています。

図１４ｅに示すように、ＨＰＰＭとセメントマトリックスは強力な界面結合を有した。 この結合は亀裂のサイズと数を減らすために重要であり、これにより HPPM 強度が 2% 増加しました。 架橋繊維が亀裂を横切る応力を部分的に伝達する繊維の架橋活動も、HPPM を含むコンクリートの曲げ性能の向上の原因となる可能性があります。 同様の発見は、コンクリートにポリプロピレンを添加すると曲げ強度が大幅に増加することを発見した 30 人によっても報告されています。

2% HPPM 繊維では、最高の圧縮強度値が達成されました。 1.5% および 2% HPPM で測定された最大の UCS 増加は、それぞれ 13.6% と 9.40% でした。 したがって、ストライプが圧縮強度に大きな影響を与えると結論付けるのは合理的です。 これらの調査結果によれば、HPPM ストライプは、対照コンクリートのものと比較して、UCS 値に大きな影響を与えます。 ステープル HPPM ストライプの繊維の細さと可変長さは、架け橋として機能するネットワークを形成し、微小亀裂のさらなる拡大を防ぎます。 しかし、HPPM ストライプレベルがより高い (2.5%) と、作業性と混合性が悪く、繊維ストライプがコンクリート中に不均一に分散しました。 その結果、これらの繊維の塊が集まり、より弱い場所が生成されました（図14f）。

曲げ試験後、繊維は架橋要素として機能し、マトリックスから HPPM 繊維に荷重を効果的に伝達し、追加の荷重を負荷できるようになり、結果として対照の繊維と比較して UCS と FS が増加しました。コンクリート。 ポリプロピレン繊維のサイズと形状は、コンクリートの曲げ強度の増加に影響を与えます。 さらに、有効 W/C 比が低くなった結果、分割引張強度と FS 値は比較的高く、0.5、1、1.5、2、および 2.5 で FS が 17.8、24、27.5、33.4、および 1.6% 増加しました。 %HPPMをそれぞれ対照サンプルと比較した。 分散した縞模様のセメント マトリックスでは、応力集中は繊維の長さに沿って均一ではありません。

HPPMストライプとファイバーの組み合わせがFS向上の要因です。 HPPM ストライプは屈曲して破面を離し、亀裂先端に隣接する微小亀裂領域を緩和しながら、より大きなエネルギー吸収容量を提供します。 しかしながら、より高い繊維含有量（２．５％ＨＰＰＭ）は、ＦＳの減少をもたらした（図１４ｆ）。 これは、混合物中の体積分率が大きくなるとコンクリートの加工性が低下することが原因である可能性があります。 不十分な圧縮、より多くの微小亀裂、制御されていない繊維と亀裂、および不良な繊維とマトリックスの結合はすべて、透過性と多孔性の増加に寄与する可能性があります。 HPPM は 3 次元の補強材として機能し、亀裂を橋渡しし、成長と拡大を防ぎます 62。 重要なのは、亀裂が特定のサイズを超えない限り、構造や保守性に悪影響を及ぼさないことです。 コンクリートがプラスチックから固体状態に移行し、コンクリートのヤング率が繊維のヤング率を超えると、マイクロ HPPM は重要な役割を果たすとは考えられなくなります。 さらに、以前の研究 63 では、0.5% PPF を使用したコンクリートのひび割れ領域が 99% 減少しました。 PPF は、塑性収縮だけでなく乾燥収縮に対しても亀裂の発生を防ぎます11,63。

ただし、図 14f に示すように、2.5% HPPM は気孔率が高く、試料が不均一になってしまいました。 さらに、HPPM 繊維には架橋効果があり、圧縮強度と曲げ強度の向上につながります。 実際には、透過性の低下と毛細管の多孔性は密接に関係しています。 2.5% HPPM の空隙は 2% HPPM の空隙よりも多く、混合物中に空気を捕捉した HPPM 繊維によって引き起こされると推測できます。 さらに、HPPM のストライプと繊維は繊維全体でバインダーとして機能する可能性があり、この顕微鏡写真では凝集しており、細孔の閉塞と透過性の低下を引き起こす可能性があります。 実際には、透過性の低下と毛細管の多孔性は密接に関係しています。 2.5% HPPM の空隙は 2% HPPM の空隙よりも多く、混合物中に空気が取り込まれた繊維が原因である可能性があります。

最近、一部の研究者は、亀裂がコンクリートの浸透性に及ぼす影響を強調しており 64、実験環境でコンクリートの浸透性に及ぼす亀裂幅の影響を調査しました。 Shin et al.65 は、コンクリートの透水性が亀裂の種類、亀裂の幅、水頭などに及ぼす影響を研究しました。 Yang et al.66 は、X 線 CT を使用してひび割れたコンクリートの水輸送パラメータを監視し、将来の研究で破壊形態とねじれを研究する必要があると指摘しました。

コンクリート建設における HPPM の主な役割を図 15 に示します。示されているように、塑性収縮から生じる応力は、強度とヤング率の両方が非常に低い、材齢初期のコンクリート強度を超えます。 その結果、収縮亀裂が発生します。 亀裂の形成は、均一に分散された多数の HPPM によって遅くなり、亀裂の幅が 2 桁減少します 5。 亀裂が特定のサイズを超えない場合、亀裂は構造や保守性に悪影響を及ぼさないことに注意してください。 コンクリートがプラスチックから固体状態に移行し、コンクリートのヤング率が繊維のヤング率を超えると、マイクロ HPPM は重要な役割を果たさなくなります。 この研究では、繊維を含まないコンクリートサンプルの破壊面積は 1743 mm2 でしたが 67、0.5% と 1.0% の PPF を含むコンクリートサンプルの亀裂面積はそれぞれ 992 mm2 と 99 mm2 でした。 この研究によると、HPPM の存在によりコンクリートの乾燥収縮抵抗が増加します。

ＨＰＰＭが２％繊維として作用することにより形成される架橋機構の概略図。 故障時のクラックブリッジ活動。

マクロ HPPM ファイバーを追加すると、前述の物理的および機械的データに基づいて破壊形状を変更できます。 この挙動は、マクロ ポリプロピレン繊維がマトリックス内に確率的に分散しているため、繊維が伸びたり剥離したりすることなくマトリックス破壊が伝播するのを防ぎ、結果として亀裂の伸展ルートが逸脱することに起因すると考えられます。 HPPM 繊維試験片と対照コンクリート サンプルを比較すると、繊維量 2.5% の試験片で亀裂形態が最も顕著に増加しました。

さまざまな原材料からの繊維を使用すると、初期の乾燥収縮によって引き起こされる露出したコンクリート表面の亀裂の形成を制御するのに効果的です37。 コンクリート中の PPF は、微細な亀裂を橋渡しして縫い合わせることでコンクリート内のミクロレベルの動きを制限するため、乾燥収縮と初期のひび割れを減少させます5。 マトリックスの破壊挙動に対する HPPM の影響は 2 つのカテゴリに分類できます。 まず、HPPM 繊維を追加すると、混合物の最大応力と弾性率が減少します。 第二に、粒子橋かけ亀裂面が破壊された後、応力は繊維と亀裂の交差点を介して亀裂を介して伝達される可能性があります。 亀裂架橋活動により、HPPM 繊維強化コンクリートの延性が増加します (図 15)。

今日の建設業界では、感受性と環境に優しい材料の問題が激しく議論されています12、13、14、68、69。 環境中の CO2 濃度は 21 世紀に 50% 増加しました2。 コンクリート製造は年間エネルギー需要の 2 ～ 3%、大気中の総 CO2 排出量の 8 ～ 9% を占めています70。 その結果、建設業界は現在、環境基準を満たしながら耐久性の高いコンクリート構造物の製造という新たな課題に直面しています。 鉄筋を腐食や硫酸塩の攻撃から保護すると、鉄筋コンクリートの寿命が向上し、水やイオンが亀裂や細孔に浸透できるようになります2。 初期段階での塑性収縮は、コンクリートひび割れの主な原因の 1 つとして広く認識されています。 結果として、HPPM ファイバーインクルージョンの概念は、長期的な開発の観点から非常に有用であると考えられます。 Ali et al.71 は、普通コンクリートと、鋼鉄、ガラス、PP などのさまざまな種類の繊維を含むコンクリートの比較研究を実施しました。 PPF の製造により発生する CO2 の排出量は、鋼鉄とガラス繊維に比べてそれぞれ 30% と 9% 少ないことが判明しました。 上記のさまざまなコンクリートから作られた舗装に関連する環境および経済的問題が評価されました。 さらに、繊維の投与量に応じて、舗装 1 m2 あたりの炭素排出量が 13 ～ 18% 削減されました。 別の研究では、PPF の使用によりコンクリート舗装の厚さが 18% 減少しました 72。 新型コロナウイルス感染症のパンデミックは、社会的、経済的、環境的な影響を伴う世界的な危機を引き起こしました73。 使用済み HPPM の不適切な管理も、新型コロナウイルス感染症の感染経路として考えられます。 今回の研究は、新型コロナウイルスの蔓延を防ぐためにHPPMなどの適切な固形廃棄物管理措置を実施する重要性について、科学者があらゆるレベルの政府に懸念を表明することを奨励している。 サウジアラビアは人口の50％を擁し、アラビア半島で最も人口の多い国です。 現在までにコロナウイルス感染者数は41万7363人、死者数は6957人となっている。 合計 375,831 ドルが回収されました (www.worldometers.info)。 前述したように、繊維強化コンクリートの主な用途は構造要素の建設です。 建築物の形状を構築するためにそのようなコンクリートを使用するという見通しはほとんど考慮されていません。 公共空間は建築における応用分野の 1 つです。 公共の空地は都市生活の最も重要な側面の 1 つであり74、その魅力は人々の都市の見方に影響を与えます。 さらにその結果、都市は人々にとって快適で魅力的な都市であると見なされます。 HPPM ストライプは、科学センター、ショッピング センター、トイレ、遊歩道、動物園や庭園、バス停、駐車場、フェリー ターミナル、クソ岩、ビーチ エリア、景観、ドアなどの装飾舗装などの公共スペースで建築形状を作り出すために使用できます。周囲とスケートパーク。 最後に、これらの空間で使用される材料の特性を考慮する必要があります。

集められた HPPM を洗浄するためのさまざまな効率的な方法が現在、建設業界に病気伝染のリスクなしにマスクやその他の PPE 廃棄物を使用するよう説得するために使用されています。 これらのテクニックは次のとおりです。

新型コロナウイルス感染症のパンデミックによる供給制約を緩和するため、米国の FDA は、PPE のハイスループット除染に過酸化水素蒸気 (VH2O2) を単独またはオゾンと組み合わせて使用​​することを承認しました。

UVC 除染技術、特にこの波長を利用する除染技術も、潜在的な HPPM 除染方法として使用できます。 プロセスの調和を避けるために、他の UV テクノロジーも使用されます。

高湿度と組み合わせた 60 ～ 70 °C で 60 分間の湿潤加熱は、拡張性と高スループット処理を提供するため、HPPM にとって実行可能な除染技術です。 PPE の除染には、マイクロ波で生成された蒸気は効果がありません。

HPPM75 のリサイクルには、酸化エチレン、電子線、ガンマ線などの物理的照射方法は役に立ちません。

以前の研究で利用された材料は、サイズや長さ/幅の比率が異なりました。 Kilmartin-Lynch ら 12 は、長さ 2 cm、幅 0.5 cm の小さな断片を使用しました。 Koniorczyk ら 13 は長さ 0.5 cm、幅 0.4 cm のサンプルを使用しましたが、Ran ら 15 は長さ 2 cm、幅 0.4 cm のサンプルを使用しました。 この記事では、HPPM を長さ 1 cm、幅 1 cm の小片に切断しました。 この作業の範囲には、サイズ効果と長さ/幅比の効果は含まれていないため、今後の作業でさらに調査する必要があります。

コンクリート建設における HPPM ストライプの主な機能は、プラスチックの収縮亀裂を軽減することです。 混合物を変更すると、HPPM 繊維強化コンクリートの多くの特性が改善されます。 ただし、特定の品質は影響が小さいか、評価が困難です。 HPPM 繊維の含有量が多いほど特性が向上するという結論は必ずしも正しいわけではなく、繊維の量が多すぎると大幅な劣化を引き起こす可能性があることに注意してください。 たとえば、ポリプロピレン繊維は特定の投与量までは材料の特性を改善しますが、投与量を超えると有害な結果をもたらします。 理想的な HPPM 繊維含有量を決定するときは、混合物の組成と繊維の品質を考慮することが重要です。 公共の場での HPPM 繊維強化コンクリートの用途は、有望な分野です。 コンクリートは悪環境条件、損傷、表面の磨耗、破壊行為にさらされるため、品質が向上したコンクリートを使用することは間違いなく有利です。

持続可能なコンクリートでは、さまざまな割合の鉄廃棄物 (0、0.5、1、1.5、2.0、および 2.5%) が使用されました。 スランプ、圧縮強度、曲げ強度、耐摩耗性、耐衝撃性、吸着性、スポーリング試験、吸水性、気孔率、透水性、浸透性、UPVを調査しました。 これらの実験結果に基づいて次の結論が導き出されました。

HPPM 繊維をコンクリート混合物に添加すると、新しいコンクリートの加工性が低下し、少量使用するとコンクリートの機械的品質の一部が改善される可能性があります。

対照混合物と比較して、HPPM は繊維がより均一に広がり、圧縮強度と曲げ強度がより高くなったため、コンクリートの全体的な品質が向上しました。 HPPMは、微細なひび割れを橋渡しして縫い合わせることでコンクリート内のミクロレベルの動きを制限するため、コンクリートの乾燥収縮や早期ひび割れを減少させました。 HPPM 繊維含有量が 2% の混合物は、最高の圧縮強度と曲げ強度をもたらしました。

ＸＲＤは、ＰＰ繊維を導入した後、Ｃａ（ＣＯ） ３ もＣａ（ＯＨ） ２ もあまり変化していないことを示した。 これは、繊維が化学反応に参加できないことを示しています。 繊維の存在により、コンクリートのひび割れパターンに大きな変化が生じます。 無筋コンクリートは幅広で長い亀裂を形成しますが、繊維を含めることで、繊維の架橋作用により亀裂の幅の開口部、亀裂の領域、亀裂の伝播が減少します。 繊維を追加した結果、亀裂ネットワークの接続が少なくなります。

HPPM ストライプと繊維を少量ずつコンクリート混合物に個別に添加すると、硬化コンクリートの吸水率が減少します。 さらに、少量の HPPM 繊維を使用すると、コンクリート試験片の空隙率が減少しました。 すべてのコンクリート試験片の中で、2% HPPM 繊維を含むコンクリートの吸水率と気孔率が最も低かった。 HPPM の体積濃度に関係なく、すべてのコンクリート混合物には、優れた品質と構造強度という同じ高い基準が適用されました。

コンクリートの微細構造の研究によると、HPPM により微小亀裂はコンクリートに沿って伝播します。 SEM 画像で実証されているように、HPPM 繊維 (2%) は骨折の架橋に重要な役割を果たしています。 ただし、繊維の体積割合が高くなると (HPPM の 2.5%)、セメントペーストと繊維の間に空隙が形成および成長し、コンクリートの強度品質が低下します。 その結果、HPPM を利用して持続可能なコンクリートを製造し、クリーンで環境に優しい建築材料を製造することができます。 さらに、この研究で使用された HPPM 繊維は短いか不連続であると分類されており、これにより UCS、FS、および耐摩耗性が向上する可能性があります。

現在の研究中に使用および/または分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

ポリプロピレンストライプ

健康的な個人用保護材

使い捨てフェイスマスク

一軸圧縮強度

曲げ強度

超音波パルス速度

走査型電子顕微鏡

X線回折パターン

気孔率

吸水性

衝撃強度

耐摩耗性

吸着係数

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この出版物は、ポーランド、クラクフのヤゲウォニアン大学のプログラム「エクセレンス イニシアチブ – 研究大学」のもとで、人新世の優先研究領域から資金提供を受けました。 著者らは、ナジュラン地域研究プログラム資金提供プログラム助成金コード (NU/NAR/SERC/11/34) に基づいてこの研究に資金を提供してくれたナジュラン大学科学研究部長に感謝します。 私たちの記事を扱ってくれた担当編集者のファルハド・アスラーニ博士と、記事の改善に役立つ建設的なコメントをくれた 4 人の査読者に感謝します。

サウジアラビア王国、ナジュラーン大学、工学部土木工学科

アーメド・アブド・エル・アール＆アムル・フェナイス

先端材料およびナノテクノロジー研究センター、ナジュラン大学、ナジュラーン、サウジアラビア王国

マブクート・A・アルサイアリ

サウジアラビア王国、ナジュラーン、ナジュラーン大学シャルラ科学芸術学部化学科、空きクォーター研究ユニット

マブクート・A・アルサイアリ

地理学・地質学部、地質科学研究所、ヤゲウォニア大学、Gronostajowa 3a、30-387、クラクフ、ポーランド

アーメド・E・ラドワン

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アーメド・E・ラドワンへの通信。

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転載と許可

エル・アール、AA、アルサイアリ、マサチューセッツ州、ラドワン、AE 他。 装飾的な景観舗装や人工岩用のコンクリートにおける新型コロナウイルス感染症の健康的な個人保護材のスマートな廃棄物管理の観点。 Sci Rep 13、2904 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-30104-1

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受信日: 2022 年 7 月 29 日

受理日: 2023 年 2 月 15 日

公開日: 2023 年 2 月 18 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-30104-1

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