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Potential improvement in the mechanical performance and thermal resistance of geopolymer with appropriate microplastic incorporation: A sustainable solution for recycling and reusing microplastics

微塑料 重新使用 聚合物 废物管理 环境科学 粉煤灰 工程类 化学 环境化学
作者
Yuekai Xie,Chenman Wang,Hongxu Wang,Yingying Guo,Hanwen Cui,Jianfeng Xue
出处
期刊:Waste Management [Elsevier BV]
卷期号:189: 137-147
标识
DOI:10.1016/j.wasman.2024.08.022
摘要

The accumulation of microplastics (MPs) has been a major threat to the natural environment and human health. However, incineration and landfilling may not be appropriate for the management of MPs. This paper evaluated the feasibility of incorporating MPs with diverse dimensions (50 to 500 μm) and contents (2.5 % to 10 %) into geopolymer cured under different temperatures (40 and 80 °C). The compressive (fc) and flexural strength (ff) after curing and thermal exposure (200 to 600 °C) were determined. When cured at 40 °C, fc and ff decreased with percentages of MPs incorporated. By contrast, when cured at 80 °C, the addition of 2.5 % MPs increased fc and ff by up to 33 % (from 52.2 to 69.4 MPa) and 18 % (from 8.2 to 9.7 MPa), depending on MPs' sizes. The XRD and TGA results suggested that the observed increases in mechanical properties can be attributed to the formation of more calcium alumino (silicate) hydrates (C-(A)-S-H gels) induced by the incorporation of a small quantity of MPs (2.5 %). The SEM images also showed better adhesion between MPs and geopolymeric products when cured under 80 °C, potentially inhibiting crack development. After being exposed to evaluated temperatures (200 and 400 °C), fc of the specimens with 2.5 % MPs and cured at 80 °C was higher than that without MPs. The fc dropped dramatically due to the degradation of MPs between 400 and 600 °C. The increase in strength and heat resistance (up to 400 °C) of MPs-incorporated geopolymer cured under 80 °C indicated the potential recycling and reuse of MPs for geopolymer materials.
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