[发明专利]一种废弃FRP混凝土及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种废弃FRP混凝土及其制备方法，废弃FRP混凝土由经回收处理后的废弃FRP、水泥、砂、石、水及外加剂组成，制备方法包括废弃FRP回收处理、混凝土原料准备、搅拌成型三个步骤。本发明具有以下优点：本发明将废弃FRP经回收处理后掺入混凝土，能有效地解决新能源汽车领域(如废旧汽车车身)、航空航天领域(如废旧机身)、风电叶片等达到使用寿命的FRP废弃物的回收利用问题，缓解危废处理困难的现状，同时可改善普通混凝土强度低、延性差等缺点，提高普通混凝土的抗压强度、抗弯强度。本发明的废弃FRP混凝土是可实现的大规模、连续化、低成本、低能耗的回收和再利用技术，对废弃FRP的再利用和混凝土技术的发展有较大意义。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种废弃FRP混凝土及其制备方法。

背景技术

纤维增强塑料(FRP)因其具有比强度高、比模量高、耐热性和耐腐蚀性等优于传统材料的优点，在汽车高铁、航空航天、风电叶片、体育休闲、土木建筑、新能源和清洁能源(电池部件、压缩天然气和氢气瓶、太阳能柜架)等领域中得到越来越多的应用，其需求量也与日俱增。以CFRP为例，根据2017最新碳纤维材料市场数据分析，2016年全球碳纤维需求量为7.65万吨，年复合增速11.6％，预计到2020年需求量将达到11.20万吨。我国碳纤维需求量由2011年0.93万吨增长至2016年1.96万吨，年复合增速16％，预计到2020年将达到3.08万吨。

纤维增强塑料在生产制造阶段产生的边角料以及相关产品的寿命终结，会产生大量纤维复合材料废弃物。据粗略估计，到2025年全球将会有超过8500架左右的民用飞机退役，由此产生的废弃物数量非常之大。此外，随着新能源汽车产业和风电产业的快速发展，未来20年内这两个产业也将产生大量的CFRP废弃物，预测到2034年，全球CFRP叶片废弃物的数量将达225kt。在我国，复合材料废弃物的数量己经超过2000kt，且每年新增复合材料废弃物在100kt以上。

以热固性树脂为基体的纤维增强复合材料由于在自然条件下不可降解，导致对其废弃物的处理和利用存在很大难度。早期的处理方式主要是对其进行焚烧和直接填埋。一方面，焚烧过程中会释放大量有毒气体对空气造成污染，对焚烧后的灰分残渣进行掩埋又会对土壤造成二次污染。另一方面，纤维复合材料废弃物直接填埋会占用大量的工业和农业用地，对自然环境也构成威胁。这两种处理方式资源化利用率极低，也无法满足日益增加的复合材料废弃物处理需求。近几年对于纤维复合材料的处理方法可分为物理回收法和化学回收法。物理回收法的具体做法是将复合材料通过机械设备破碎、切碎成颗粒、粉末或细小片材后再加以利用，这种方法不会产生污染，利用一些破碎机械设备就可以实现，生产成本低。化学回收法则是利用化学改性或分解等方法(如热解法、胺解法、水解法等)将热固性树脂与纤维分离，从而回收得到纯净的再生纤维。根据已有研究，利用化学回收法得到的碳纤维强度可达原生碳纤维的80％以上。物理回收方法是目前被广泛使用的纤维增强复合材料废弃物回收方法，但目前由此法处理得到的材料通常只用于建筑填料、铺路材料或者高炉炼铁的还原剂等等，仍然未能实现纤维复合材料废弃物的资源化利用。如何开发大规模的连续化、低成本和低能耗的回收生产线，以避免这些废材在将来堆积如山、污染环境，是复合材料行业的一个亟待解决的问题。