Experimental investigation of waste LDPE and quarry dust as a cement replacement for paving blocks

Elke dag produceert de wereld een berg plastic afval die weigert te verdwijnen, waardoor stortplaatsen en waterwegen verstopt raken, terwijl de conventionele bouwsector doorgaat met het verbruiken van enorme hoeveelheden natuurlijke hulpbronnen om de materialen te maken die onze straten plaveien. Dit creëert een moeilijk puzzelstuk: hoe beheren we het plastic dat zich ophoopt zonder te vertrouwen op de zware mijnbouw en cementproductie die nodig zijn voor standaard plaveiselblokken. Het antwoord ligt misschien in een eenvoudige ruil, waarbij het cement dat normaal gesproken stenen bij elkaar bindt, volledig wordt vervangen door gesmolten plastic, en het zand wordt vervangen door het fijne stof dat overblijft na het winnen van gesteente uit groeves. Deze aanpak probeert niet alleen het afval te verbergen; het probeert van twee afzonderlijke milieuproblemen één functioneel bouwmateriaal te maken.

In een studie uitgevoerd aan de Takoradi Technical University zetten onderzoekers zich in om dit idee te testen door plaveiselblokken te maken zonder ook maar één korrel cement. In plaats van de gebruikelijke mengeling van cement, zand en steen, gebruikten ze versnipperd plastic afval dat bekend staat als lage-dichtheidpolyethyleen, het zachte, flexibele type dat in veel boodschappenzakken en flessen wordt gevonden, gecombineerd met groefstof, een fijn mineraalpoeder. Ze maakten verschillende versies van deze blokken, waarbij ze de balans tussen het plastic en het stof veranderden om te zien welke mengeling het beste bij elkaar bleef. Eén groep diende als standaardreferentie, gemaakt met traditioneel cement en zand, terwijl de anderen werden gemaakt door het plastic te smelten en het met het stof te mengen in verhoudingen van vijftig-vijftig, zestig-veertig en tachtig-twintig bij gewicht. Het doel was om te zien of deze plastic-rijke blokken tegen dezelfde tests konden als de betonblokken, specifiek kijkend naar hoe goed ze bestand waren tegen uiteenvallen, hoeveel water ze opnamen en hoe ze reageerden op hitte.

De resultaten toonden aan dat de plastic blokken niet alleen een theoretische mogelijkheid waren, maar een materiaal met duidelijke en meetbare sterktes. Wanneer de onderzoekers testten hoeveel kracht er nodig was om de blokken uit elkaar te splijten, bereikte de best presterende plastic mengeling, die zestig delen plastic bevatte op veertig delen stof, een sterkte die zeer dicht bij de traditionele cementblok benaderde. Terwijl de cementblok een specifieke sterkte bereikte na achttien dagen, bereikte de beste plastic mengeling bijna datzelfde niveau, wat bewees dat het materiaal stand kon houden onder spanning. De plastic blokken blinkten echter het meest uit als het ging om water. De traditionele cementblok absorbeerde een aanzienlijke hoeveelheid water nadat deze drie dagen in een bad had gezeten, maar de plastic versies absorbeerden bijna niets. De mengeling met het meeste plastic absorbeerde het minste water van allemaal, waarbij het nauwelijks vocht opnam in vergelijking met de zware opname van de cementversie. Dit suggereert dat het plastic een barrière vormt waar water simpelweg niet doorheen kan dringen, een eigenschap die zeer nuttig kan zijn in natte omgevingen.

Er was echter een duidelijke afruil als het kwam tot hitte. Hoewel de plastic blokken uitstekend waren in het afweren van water, waren ze veel gevoeliger voor hoge temperaturen dan de cementen blokken. De onderzoekers verwarmden de monsters totdat ze zichtbare tekenen van schade vertoonden, en de resultaten varieerden afhankelijk van de mengeling. Het blok met het meeste plastic begon bij een veel lagere temperatuur te vervallen dan het blok met meer stof, wat aangeeft dat te veel plastic het blok kwetsbaar maakt voor hitte. De mengeling die overall het beste presteerde qua sterkte was de zestig-veertig blend, die een sterke balans bood tussen het bij elkaar houden en het weerstaan van water, ook al had deze nog steeds een lagere hittebestendigheid dan de cementcontrole.

De studie concludeert dat deze cementvrije blokken een levensvatbare optie zijn, maar dat ze geen oplossing voor alles zijn voor elke weg of oprit. Omdat ze gevoelig zijn voor hoge hitte en een iets lagere sterkte hebben dan de beste cementblokken, zijn ze het best geschikt voor gebieden met licht voetverkeer, zoals wandelpaden, tuinpaden of de terreinen rondom gebouwen, in plaats van voor zwaar voertuigverkeer of industriële zones met hoge hitte. Het onderzoek demonstreert dat afvalplastic en groefstof kunnen worden samengesmolten tot een duurzaam, waterbestendig plaveiselmateriaal, wat een praktische manier biedt om plastic afval te verminderen en tegelijkertijd natuurlijke hulpbronnen te sparen, mits de blokken worden gebruikt op de juiste plaatsen waar hun specifieke sterktes kunnen worden benut en hun zwaktes worden vermeden.