回收PET塑料废弃物制备塑砂铺路砖的性能优化与可持续性研究

为解决塑料污染和传统铺路材料资源消耗问题，研究人员开展了一项关于利用回收PET塑料与砂混合制备铺路砖的研究。通过6种配比(PSP-R10至PSP-R60)的系统测试，发现PSP-R40(40%塑料/60%砂)具有最优性能：抗压强度达74.91 MPa，吸水率仅1.5%，密度1001 kg/m3。该研究为塑料废弃物资源化利用提供了科学依据，推动可持续建筑发展。

　　

全球每年产生数亿吨塑料废弃物，传统填埋和焚烧处理方式导致严重的土壤污染和温室气体排放。其中聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为饮料瓶主要材料，在环境中可存留数百年。与此同时，传统混凝土铺路砖生产消耗大量天然砂石资源，开采过程破坏生态环境。如何将PET废弃物转化为高附加值建筑材料，成为解决"白色污染"和资源短缺双重挑战的关键突破口。

来自坦桑尼亚达累斯萨拉姆的研究团队在《Hybrid Advances》发表创新性研究，系统评估了PET-砂复合铺路砖的力学性能和可持续性。研究人员收集当地街道的废弃PET瓶和天然砂，通过熔融共混法制备六种配比的复合材料(塑料含量10%-60%)，采用ASTM标准方法测试其吸水率、体积密度和抗压强度，并结合扫描电镜(SEM)分析微观结构演变规律。

砂颗粒级配分析
通过筛分实验证实所用砂料具有连续级配曲线，细度模数2.65，这种良好级配特性有利于提高材料密实度。

吸水率变化规律
随着塑料含量增加，材料 hydrophobicity（疏水性）显著增强：PSP-R10(10%塑料)吸水率达8.6%，而PSP-R60(60%塑料)骤降至0.4%，证明塑料能有效封闭孔隙结构。

体积密度特征
呈现先升后降趋势：PSP-R50达到峰值1070 kg/m³，但PSP-R60因塑料过量导致密度锐减至734 kg/m³，揭示过量塑料会破坏颗粒紧密堆积。

抗压强度突破
关键发现是PSP-R40展现最佳力学性能(74.91 MPa)，比纯砂基样品(PSP-R10)提升214%。SEM显示该比例下PET完全包裹砂粒形成致密界面，而过量塑料(PSP-R60)导致强度衰减至27.24 MPa，呈现脆-韧转变。

微观结构演变
电镜分析直观展示材料三相变化：低塑料含量时出现明显裂隙（PSP-R10），40%比例形成均匀的"砂核-塑料壳"结构（PSP-R40），而高含量样品（PSP-R50）出现塑料连续相，解释其力学性能差异。

这项研究确立了塑料-砂复合材料的最优配比科学原理，40%PET含量使材料兼具高强度(74.91 MPa)和低吸水率(1.5%)，性能超越传统黏土砖。该技术方案每吨可消纳400kg塑料废弃物，同时减少砂石开采，实现"污染治理-资源节约-碳减排"三重效益。研究团队特别指出，这种塑砂砖特别适用于潮湿多雨地区的人行道铺设，其优异的防水性能可显著延长路面使用寿命。该成果为发展中国家塑料垃圾资源化提供了可规模化的技术路径，未来通过优化塑料种类配伍和添加剂，有望进一步拓展其在承重结构的应用潜力。