Valorization of Waste Medium-Density Fiberboard in Multifunctional Lightweight Cement Mortar: Effects of Cement-Slurry and Paraffin Pretreatments on Mechanical, Thermal, and Acoustic Performance
本研究表明，废弃中密度纤维板可以有效地作为轻质骨料应用于水泥砂浆中，其中石蜡预处理优化了热性能和声学性能，而水泥浆处理增强了机械强度，为减少非结构性建筑材料中中密度纤维板的浪费提供了一种可持续的解决方案。
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建筑物沉重且往往阴冷。为了保持温暖与安静，建筑师传统上依赖厚厚的隔热层或专门的面板，而结构墙本身则由混凝土等致密、沉重的材料制成。这产生了一个困境：足以支撑屋顶的墙壁通常过于致密，无法阻止热量流失或声音传播。与此同时，建筑业产生了大量的废弃物，尤其是家具和室内装修。其中一种常见的副产品是中密度纤维板（MDF），这是一种由压缩木纤维和胶水制成的材料。当这种材料被丢弃时，由于其复合性质，很难回收利用，通常最终进入填埋场或被焚烧。研究人员现在正在探讨，是否可以将这种废料转化为一种有用的建筑构件，将一个处置难题转化为一种让混凝土变得更轻、更暖、更静的解决方案。
泰国的一支工程师团队着手测试了这个想法，尝试将破碎的废弃纤维板混入水泥砂浆中。他们立即面临了一个重大障碍：原始木纤维就像海绵一样。他们使用的未经处理的纤维板吸水率高达245%，这意味着它会吸收接近自身重量两倍半的水分。如果直接混入湿水泥中，木材会夺走水泥硬化所需的必要水分，导致最终产品变得脆弱且易碎。为了解决这个问题，研究人员尝试了两种不同的处理木材的方法，然后再将其混合。第一种方法是在木颗粒表面涂上一层薄薄的液态水泥，本质上是为它们穿上一层硬壳。第二种方法是将木材浸入熔化的石蜡中，以创建一个防水屏障。随后，他们制作了数十个测试批次，将这些经过处理的木颗粒添加量设定在占水泥重量的10%到50%之间，以观察不同的处理方式如何影响强度、重量以及阻隔热量和声音的能力。
结果显示，木材的处理方式以截然不同的方式改变了最终材料的特性。水泥涂层木颗粒的表现最接近传统的建筑材料。由于硬质水泥壳使颗粒更加光滑且更易于契合，所得的砂浆是这组材料中最致密且最坚固的。它在压力下表现良好，尽管仍比不含任何木材的纯混凝土要弱。蜡涂层木的表现则有所不同。石蜡成功阻止了木材吸收水分，将吸收率降至仅15%，这相对于原始材料是一个巨大的提升。然而，石蜡使颗粒聚集在一起形成团块，造成了粗糙且不均匀的混合物。这导致了三者中最弱的砂浆，因为团块形成了容易产生裂缝的间隙。未经处理的木材虽然难以操作，但创造了最轻且最具孔隙性的混合物，尽管其对水敏感度极高，却实现了最佳的热学和声学效果。
当研究人员测试这些新材料处理热量和声音的能力时，权衡取舍变得清晰可见。目标是找到一种不仅强度高而且具有功能性的材料。无论采用何种处理方式，含有最多木材的混合物在阻挡热量穿透方面都明显优于标准水泥。未经处理的木材凭借其天然的开放式结构，提供了最佳的隔热性能，将材料的热传导率降低到了低至1.76 W/(m·K)的水平。这相对于2.33 W/(m·K)的对照组混合物有了大幅下降，意味着墙体在冬季会更暖，夏季会更凉。这种能够捕捉热量的多孔结构同时也捕捉了声音。木材填充的砂浆吸收噪音的能力远高于纯混凝土，其中未经处理的混合物表现最佳。而水泥涂层木虽然坚固，但在吸收声音方面效果较差，因为硬质涂层封锁了通常有助于消散噪音的微小气孔。
研究结论指出，废弃纤维板确实可以转化为建筑材料中有价值的组成部分，但这需要根据建筑需求进行仔细的选择。如果目标是制造一种承重能力较低、坚固且耐用的非承重墙，那么水泥涂层木提供了强度与轻盈度之间的最佳平衡。如果首要任务是为室内隔断提供最大的隔热和吸音性能，那么未经处理或经过蜡处理的木材则能提供卓越的表现，前提是该应用不需要极高的结构强度。这项研究展示了一条实现循环建筑的可行路径，即通过将注定进入填埋场的材料重新利用，来创造更轻、更暖、更安静的墙体，证明了一个行业的废料可以成为另一个行业的实用资产。
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