通过掺入再生发泡聚苯乙烯定制可持续轻质隔热ECC用于结构应用：微观结构与力学性能研究

《Journal of Cleaner Production》：Tailoring sustainable lightweight insulating ECC for structural use via incorporating recycled expanded polystyrene: Microstructural and mechanical properties

本文综述了将废弃发泡聚苯乙烯（EPS）掺入工程水泥基复合材料（ECC）中，开发兼具优异隔热性能、抗压强度和延性的轻质ECC（LW-ECC）的研究。研究通过宏-细-微观实验证实，以75%体积比替代硅砂为最优方案，所得材料抗压强度达39.9 MPa，拉伸应变能力达9.6%，密度为1550 kg/m3，导热系数低至0.64 W/(m·K)。该策略不仅提升了材料的结构适用性与可持续性，还显著降低了隐含碳、运行碳足迹及生产成本。

　　

Highlight

材料与试件制备

本研究中的ECC包含普通波特兰水泥（CEM I-42.5N, C）、硅灰（SF）、超细粉煤灰（UFFA）、硅砂（SS）、废弃发泡聚苯乙烯（EPS）、高效减水剂（SP）、水（W）和聚乙烯（PE）纤维。图3展示了固体成分的粒径分布。PE纤维的直径为26微米，长度为12毫米，模量为120吉帕，抗拉强度为3000兆帕。PE纤维的密度为0.97克/立方厘米。EPS来源于...

微观结构分析

将EPS掺入ECC混合物显著改变了内部的孔隙结构，直接影响了力学性能和隔热性能（Zhang等人，2021）。因此，我们进行了详细的缺陷分析，以量化缺陷的分布、尺寸和比例，区分孔隙和由EPS引起的缺陷。该分析为优化ECC混合物设计和提升其力学性能提供了见解。

结论

在本研究中，将不同量的废弃EPS掺入混凝土，开发出一种适用于结构应用的可持续隔热工程水泥基复合材料（ECC）。该研究特别针对废弃EPS混凝土的三个关键挑战：（1）强度不足难以满足结构应用要求；（2）超轻质EPS在搅拌过程中易发生离析（EPS比混凝土轻约100倍）；（3）延性不足。为了缓解这些问题，...