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稻壳炭-水泥稳定碎石路用性能研究
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作者 王大明 朱业伟 +2 位作者 张自鑫 洪鑫文 缪淳杰 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第8期3105-3115,共11页
研究开发新型绿色低碳、固碳的路面材料对实现国家“双碳”战略目标具有重要意义。为实现节能减排、有效固碳的目标,本研究选取稻壳炭(RHB)作为添加剂,将其应用于水泥稳定碎石中,并开展无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度、抗压回弹模... 研究开发新型绿色低碳、固碳的路面材料对实现国家“双碳”战略目标具有重要意义。为实现节能减排、有效固碳的目标,本研究选取稻壳炭(RHB)作为添加剂,将其应用于水泥稳定碎石中,并开展无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度、抗压回弹模量、抗冻性能、干缩性能和温缩性能等试验研究RHB对水泥稳定碎石性能的影响。结果表明,当RHB掺量为5%(质量分数)时,水泥稳定碎石路用性能最好,此时水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度、7 d劈裂强度和28 d弯拉强度相较于未掺RHB时分别提高了49.3%、20.9%和6.5%,同时抗干缩性能显著改善,总干缩系数降低了21.8%。稻壳炭的多孔隙结构能够储存大量水分,提供良好的内养护环境,并参与水化反应,将水化产物吸附在一起,使产物更加致密,从而显著提高水泥稳定碎石的整体性能。 展开更多
关键词 水泥稳定碎石 稻壳炭 力学性能 抗干缩性能 微观结构
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基于响应面法的低气压养护下生物炭-水泥土物理力学性能试验研究
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作者 杨珊 许发俊 +3 位作者 胡宏寅 朱智琳 陈娇 吴福飞 《四川职业技术学院学报》 2025年第4期138-145,共8页
高原低气压环境下水泥土的强度和耐久性受到挑战,水分传输行为和孔隙结构劣化等问题日益显著.为了探究低气压、水泥掺量和生物炭掺量三个变量对于生物炭水泥土物理力学性能的影响规律,采用响应面法进行试验设计.结果表明:在生物炭-水泥... 高原低气压环境下水泥土的强度和耐久性受到挑战,水分传输行为和孔隙结构劣化等问题日益显著.为了探究低气压、水泥掺量和生物炭掺量三个变量对于生物炭水泥土物理力学性能的影响规律,采用响应面法进行试验设计.结果表明:在生物炭-水泥土体系中,P值均小于0.0001,响应面模型效果显著.通过密度、吸水率、孔隙率和无侧限抗压强度与低气压、水泥掺量和生物炭掺量的回归模型发现,最优配合比为低气压40 kPa、水泥掺量16.472%、生物炭掺量20%.最优配合比下密度为1.325 g/cm^(3)、吸水率为0.471%、孔隙率为0.380%、无侧限抗压强度为3.648 MPa,与预测值的误差分别为3.23%、0.64%、0.26%、1.17%,均在5%以内,说明响应面法优化配比具备可靠性和科学性. 展开更多
关键词 生物炭 水泥土 低气压养护 响应面法 配合比优化
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生物炭/水泥基复合材料的制备与机理研究
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作者 宋宁 户广旗 《新型建筑材料》 2025年第11期112-117,共6页
采用稻壳炭(RB)、玉米秸秆炭(CB)制备水泥基复合材料,利用TG-DTG、XRD、MIP、BET、SEM-EDS及ATR-FTIR等手段研究其水化机理。结果表明:当RB和CB掺量为4%时,水泥基复合材料的抗压强度和抗折强度均高于空白组。这是因为掺加RB、CB后,水泥... 采用稻壳炭(RB)、玉米秸秆炭(CB)制备水泥基复合材料,利用TG-DTG、XRD、MIP、BET、SEM-EDS及ATR-FTIR等手段研究其水化机理。结果表明:当RB和CB掺量为4%时,水泥基复合材料的抗压强度和抗折强度均高于空白组。这是因为掺加RB、CB后,水泥基复合材料并未产生新的水化产物,也未改变水化过程期间的生成物氢氧化钙的总含量,而是通过细化水泥内部孔结构,使水泥内部更为致密,从而提高了水泥基复合材料的力学性能。可为农林废弃物的高值化利用提供新的发展思路。 展开更多
关键词 生物炭 水泥 力学性能 水化产物
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建材行业生物炭替代化石燃料可行性分析
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作者 王舒宁 沈克俭 张景乐 《中国建材科技》 2025年第S1期92-103,共12页
在“双碳”战略驱动下,中国建材行业积极推动燃料替代,实现低碳转型。本文从技术、经济及环境可行性角度,系统评估生物炭燃料在水泥、玻璃等建材领域的替代潜力。研究发现木本类生物炭热值普遍高于30 MJ/kg,硫含量低于0.5%,理化性质与... 在“双碳”战略驱动下,中国建材行业积极推动燃料替代,实现低碳转型。本文从技术、经济及环境可行性角度,系统评估生物炭燃料在水泥、玻璃等建材领域的替代潜力。研究发现木本类生物炭热值普遍高于30 MJ/kg,硫含量低于0.5%,理化性质与燃烧特性均满足行业燃料需求。工艺适配需改造进料和燃烧系统,同时控制氯碱元素以降低结皮风险。经济分析表明,生物炭生产成本约为1636元/t,高于煤炭的900元/t。但较2000~2300元/t的中硫焦粉具备经济竞争力,生物炭燃料应用于玻璃行业可使燃料成本降低13.8%。生物炭生产具备-1694.3 kgCO_(2)e/t的碳负效益,替代煤炭和石油焦粉可分别实现236.6 kgCO_(2)e/t与717.7 kgCO_(2)e/t的净减排。研究证实生物炭燃料具备工业化替代潜力,建议未来通过工艺升级、工业试验、政策协同突破瓶颈。 展开更多
关键词 生物炭 替代燃料 水泥窑 玻璃熔窑
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铁锰改性生物炭联合水泥稳定化-固化As(Ⅲ)污染土的修复机理
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作者 张文杰 钦祥澳 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第6期1047-1056,共10页
稳定化-固化是治理重金属污染土最常用的方法,但使用传统药剂治理砷(As)效果不佳。使用铁锰改性生物炭(FMBC)作为稳定剂,通过氧化、吸附和共沉淀作用对污染土中的As进行稳定化,再使用水泥进行固化处理;通过毒性浸出试验、无侧限抗压强度... 稳定化-固化是治理重金属污染土最常用的方法,但使用传统药剂治理砷(As)效果不佳。使用铁锰改性生物炭(FMBC)作为稳定剂,通过氧化、吸附和共沉淀作用对污染土中的As进行稳定化,再使用水泥进行固化处理;通过毒性浸出试验、无侧限抗压强度和pH测试、微观形貌及光谱分析研究了修复效果和机理。结果表明:在相同稳定剂和水泥掺量下,使用铁锰改性生物炭的修复效果明显优于单独使用铁锰氧化物(FMO)和生物炭(BC),对于As含量为2000×10^(-6)的污染土,7%铁锰改性生物炭和10%水泥掺量下的As浸出浓度降至1.7 mg·L^(-1),固定效率达98.18%;铁锰改性生物炭中Fe(Ⅲ)充分水解释放出大量H+,降低了As在高碱性环境下的浸出风险;铁锰改性生物炭促进了土中可交换态砷向铁锰氧化物结合态砷、残渣态砷的转化;铁锰改性生物炭中的锰氧化物可将86.6%的As(Ⅲ)氧化为毒性和迁移性较低的As(Ⅴ),而铁氧化物/氢氧化物则具有强烈吸附和沉淀As的能力;生物炭有效减少了铁锰氧化物的团聚,提供了更多的界面活性位点,从而提高了稳定化效果;此外,铁锰改性生物炭促进了水泥水化产物的生成,增强了水合硅酸钙和钙矾石对As的吸附包封和离子交换。 展开更多
关键词 污染土 生物炭 铁锰氧化物 稳定化 固化 水泥 毒性浸出试验
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生物炭水泥土渗透特性试验及细观结构分析 被引量:2
6
作者 刘忠玉 黄通通 +1 位作者 曹永青 刘朝凡 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2929-2936,共8页
为拓展生物炭在土木工程领域的应用,用生物炭代替部分水泥制作生物炭水泥土。采用室内变水头渗透试验和扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)试验,分析不同生物炭掺量和养护龄期等条件下的渗透特性规律及其作用机制,寻找最... 为拓展生物炭在土木工程领域的应用,用生物炭代替部分水泥制作生物炭水泥土。采用室内变水头渗透试验和扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM)试验,分析不同生物炭掺量和养护龄期等条件下的渗透特性规律及其作用机制,寻找最佳生物炭掺量。渗透试验结果表明,随着生物炭掺量的增大,水泥土渗透系数先减小后增大,并在生物炭替代水泥量为1%时试样渗透系数最小。另外,随着龄期的增加,水泥土渗透系数非线性减小,其中生物炭对水泥土早期的渗透性影响最大。细观分析发现,生物炭在水泥土中并没有直接发生化学反应,生物炭之所以能提升水泥土的抗渗性能是由于生物炭填塞在土及水泥颗粒的孔隙中,使其更加密实。 展开更多
关键词 生物炭 水泥土 渗透性 变水头渗透试验 扫描电镜试验 细观结构
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Fe_(2)O_(3)/PC功能化复合多孔炭材料的制备及除磷机理 被引量:11
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作者 曾凤美 孙丰文 +5 位作者 孙恩惠 杜静 黄红英 曲萍 雍宬 徐跃定 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期3487-3496,共10页
采用热活化法辅以加压超声浸渍技术将硅酸盐水泥颗粒(PC)和Fe_(2)O_(3)负载于稻壳生物炭(RHC)的表面,得到了具有优异除磷效能和高选择性吸附性能的Fe_(2)O_(3)/PC功能化复合多孔炭材料(Fe-PC/RHC).基于磷吸附容量和磷去除率,对PC和Fe^(... 采用热活化法辅以加压超声浸渍技术将硅酸盐水泥颗粒(PC)和Fe_(2)O_(3)负载于稻壳生物炭(RHC)的表面,得到了具有优异除磷效能和高选择性吸附性能的Fe_(2)O_(3)/PC功能化复合多孔炭材料(Fe-PC/RHC).基于磷吸附容量和磷去除率,对PC和Fe^(3+)负载进行量的优化;选取优化炭进行比表面积、孔径分布、物相结构、表面结构、微观形貌和零电位点表征测定.结果表明:复合炭材料表面均匀分散着硅酸钙盐、硅酸铁盐和Fe_(2)O_(3)等矿物活性颗粒,对其比表面积、孔结构和吸附性能具有增强作用;当RHC∶PC=0.8∶1(质量比),Fe^(3+)∶RHC=2∶1(2 mmol·g^(-1))时制备的炭材料Fe2-PC/RHC,投加0.2 g,处理100 mg·L^(-1)的磷酸盐溶液,在pH=6~8的条件下表现出了优异的吸附性能;铁盐的掺杂能有效调控介质pH值从11.09降低至7.71,zeta电位从2.82提高到7.57;准二级动力学模型和Langmiur模型更适用于描述Fe2-PC/RHC吸附磷酸盐的过程,吸附4 h后逐渐趋于平衡,饱和吸附量为69.92 mg·g^(-1);在几种常见阴离子和阳离子共存的情况下,Fe2-PC/RHC对磷酸盐仍然表现出了优异的选择性吸附;结合吸附前后材料的表征结果,化学吸附是主要的除磷机理,此外还可能存在配体交换和静电吸引. 展开更多
关键词 生物炭 Fe_(2)O_(3) 硅酸盐水泥 吸附
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膨润土和硫铝酸盐水泥改性生物炭对铅的吸附 被引量:6
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作者 安舒玉 韩枫 +2 位作者 刘蕾 武西社 王烨 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期19-24,共6页
以小麦秸秆粉末作为生物质原料,采用膨润土(Bent)、硫铝酸盐水泥(SAC)为改性剂,在限氧条件下制备改性生物炭,通过SEM、XRD、FTIR表征,对比探究对重金属Pb(Ⅱ)的吸附。结果表明:与未改性生物炭(BC)相比,膨润土改性生物炭(BBC)、SAC改性... 以小麦秸秆粉末作为生物质原料,采用膨润土(Bent)、硫铝酸盐水泥(SAC)为改性剂,在限氧条件下制备改性生物炭,通过SEM、XRD、FTIR表征,对比探究对重金属Pb(Ⅱ)的吸附。结果表明:与未改性生物炭(BC)相比,膨润土改性生物炭(BBC)、SAC改性生物炭(SBC)及膨润土和SAC改性生物炭(SBBC)的产率、抗压强度提高,粒径减少;吸附量分别增加114.15、351.75、281.51 mg/g,其中SBC吸附量最高达458.08 mg/g,提高330.81%。SBC对Pb(Ⅱ)的吸附动力学符合拟二级动力学方程,吸附机理以化学吸附为主;吸附等温线以Langmuir模型为主,属单分子层吸附。文中制备了BBC、SBC、SBBC 3种改性生物炭,其中SBC性能最佳,具有对水中Pb(Ⅱ)优异的吸附性能及良好的机械性能。 展开更多
关键词 生物炭 膨润土 硫铝酸盐水泥 吸附 Pb(Ⅱ)
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生物炭掺入对水泥固化重金属离子的效果研究 被引量:2
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作者 王盛杰 谭康豪 +2 位作者 吴维 张星月 严利娥 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期122-129,共8页
生物炭作为新型吸附剂在工业废水处理领域受到关注,该材料因良好的孔隙结构和广泛的原料来源,展现出较好吸附性能和潜在经济实用价值。文章为了探讨生物炭水泥基复合材料固化处理废水中重金属离子的可能性,选择4种常见的农业废弃生物质... 生物炭作为新型吸附剂在工业废水处理领域受到关注,该材料因良好的孔隙结构和广泛的原料来源,展现出较好吸附性能和潜在经济实用价值。文章为了探讨生物炭水泥基复合材料固化处理废水中重金属离子的可能性,选择4种常见的农业废弃生物质制备出的生物炭以不同掺量(1%、3%、5%、8%)替代水泥制备出水泥净浆试块,研究了不同水泥生物炭配比下所制得水泥净浆试块的力学性能和重金属浸出毒性,试验结果表明:掺入1%的生物炭能提高水泥的强度约10%,掺量超过5%将降低其力学性能。掺入4种不同材料生物炭之后,水泥基材料对重金属离子的固化效果均得到明显增强,pH值较高的玉米棒生物炭具有更好的增强效果,固化率可达99%以上。 展开更多
关键词 重金属 生物炭 废弃生物质 水泥基 固化
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掺入生物炭的水泥浆体抗压强度试验研究 被引量:1
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作者 李俊鹏 杨晓智 姜晓雨 《水利科技与经济》 2019年第6期63-67,共5页
为了探究生物炭对水泥材料的强度影响,通过制备200℃~700℃热解温度的生物炭以不同掺量(1%、5%、10%)替代水泥,对养护11d、28d、36d的试块进行抗压强度测试。试验结果表明,生物炭的加入对试块强度有明显提升,且随着养护时间的增加提升... 为了探究生物炭对水泥材料的强度影响,通过制备200℃~700℃热解温度的生物炭以不同掺量(1%、5%、10%)替代水泥,对养护11d、28d、36d的试块进行抗压强度测试。试验结果表明,生物炭的加入对试块强度有明显提升,且随着养护时间的增加提升效果愈为显著,但试块强度随着生物炭掺量的增加而降低。 展开更多
关键词 生物炭 水泥 抗压强度
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生物炭的掺入对水泥导热性能影响研究 被引量:2
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作者 姜晓雨 郭建华 李俊鹏 《水利科技与经济》 2019年第7期79-82,共4页
以探究水泥受热时导热系数的变化情况为目的,将不同比例的小麦秸秆生物碳(WS)与水泥结合进行试验研究。实验采用200℃、300℃、400℃、500℃、600℃和700℃高温下裂解的生物碳,通过热常数分析仪分别对掺入量为1%、5%和10%的水泥试块进... 以探究水泥受热时导热系数的变化情况为目的,将不同比例的小麦秸秆生物碳(WS)与水泥结合进行试验研究。实验采用200℃、300℃、400℃、500℃、600℃和700℃高温下裂解的生物碳,通过热常数分析仪分别对掺入量为1%、5%和10%的水泥试块进行导热系数的测定。结果表明,同一温度的生物碳随着掺入量的增加而水泥的导热系数将减小;不同温度的生物碳随着温度的升高,水泥的导热系数将增大。通过对导热系数的测试来表征水泥基材料的导热性是可行的,为低导热水泥基材料的热学性能预测提供了新的思路。同时也能将生物碳的这些性质和规律应用到水泥加工、水泥的导热性研究和材料制备等实际应用中,以期创造出更好的社会效益、经济效益和生态效益。 展开更多
关键词 水泥 生物炭 导热性
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生物炭添加对固化疏浚泥压缩性状和渗透性状影响研究 被引量:1
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作者 宋苗苗 吴振威 曹裕翔 《科技资讯》 2021年第31期73-75,120,共4页
为明确生物炭添加对固化高含水率疏浚泥压缩性状和渗透性状的影响,该文对生物炭改良固化疏浚泥开展了一维压缩试验和柔性壁渗透试验。基于试验结果,对固化高含水率疏浚泥压缩性状和渗透性状随生物炭掺量的变化规律进行了研究,并分析了... 为明确生物炭添加对固化高含水率疏浚泥压缩性状和渗透性状的影响,该文对生物炭改良固化疏浚泥开展了一维压缩试验和柔性壁渗透试验。基于试验结果,对固化高含水率疏浚泥压缩性状和渗透性状随生物炭掺量的变化规律进行了研究,并分析了生物炭添加引起其压缩性状和渗透性状变化的原因。结果表明,生物炭添加将引起固化高含水率疏浚泥压缩性和渗透系数的减小,且减小幅度随生物炭掺量的增加是变化的。对于研究所用固化疏浚泥,生物炭掺量在(5%、15%)范围内为宜。 展开更多
关键词 固化疏浚泥 高含水率 生物炭 压缩性状 渗透系数
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磁性泡沫混凝土/生物炭陶粒的制备及对Cd(Ⅱ)的吸附性能
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作者 王慧 刘佳 《工业水处理》 2026年第2期122-132,共11页
以赤泥、脱硫石膏、电石渣和铝渣等固体废弃物以及磁铁矿和玉米秸秆基活性炭为原料制备了磁性泡沫混凝土/生物炭(MSCB)陶粒,表征了MSCB陶粒的物相组成、微观形貌和元素组成,评价了MSCB陶粒对Cd(Ⅱ)的吸附性能,提出了吸附机制。研究表明,... 以赤泥、脱硫石膏、电石渣和铝渣等固体废弃物以及磁铁矿和玉米秸秆基活性炭为原料制备了磁性泡沫混凝土/生物炭(MSCB)陶粒,表征了MSCB陶粒的物相组成、微观形貌和元素组成,评价了MSCB陶粒对Cd(Ⅱ)的吸附性能,提出了吸附机制。研究表明,MSCB陶粒对Cd(Ⅱ)表现出优异的吸附能力,在Cd(Ⅱ)初始质量浓度为700 mg/L,初始pH为4.0,吸附温度为298 K和吸附时间为1 440 min的条件下,MSCB陶粒对Cd(Ⅱ)的去除率和吸附量分别为96.46%和30.72 mg/g。该吸附过程符合准二级反应动力学模型和Langmuir等温吸附模型,是一个自发的吸热反应,主要为化学吸附机制。MSCB陶粒吸附Cd(Ⅱ)的机制主要包括化学络合、金属阳离子-π键作用、化学沉淀和物理吸附。MSCB陶粒吸附Cd(Ⅱ)后浸出液未检出重金属,说明MSCB陶粒是一种环保安全的吸附材料。MSCB陶粒具有原料来源广泛、价格低廉和绿色环保的特点,达到了“绿色经济”和“以废治废”的目的,且酸性条件下良好的吸附性能使得MSCB陶粒在酸性重金属废水处理领域具有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 固体废弃物 生物炭 陶粒吸附剂 硫铝酸盐水泥
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Carbon-negative cement-bonded biochar particleboards
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作者 Liang Chen Yuying Zhang +5 位作者 Claudia Labianca Lei Wang Shaoqin Ruan Chi Sun Poon Yong Sik Ok Daniel C.W.Tsang 《Biochar》 SCIE 2022年第1期219-227,共9页
Biochar from bio-waste pyrolysis presents excellent CO_(2) sequestration capacity.This study innovated the design of cement-bonded particleboards utilizing a substantial amount of 50-70 wt.%pre-soaked biochar to rende... Biochar from bio-waste pyrolysis presents excellent CO_(2) sequestration capacity.This study innovated the design of cement-bonded particleboards utilizing a substantial amount of 50-70 wt.%pre-soaked biochar to render the products carbon-negative.We investigated the roles of biochar in magnesium oxysulfate cement(MOSC)system and demonstrated good mechanical and functional properties of biochar cement particleboards.In the presence of biochar,the amounts of hydration products were enriched in the cement systems as illustrated by the thermogravi-metric analyses(TGA)and X-ray diffraction(XRD).We further incorporated supplementary cementitious materials(SCMs)and generated 5 Mg(OH)_(2)⋅MgSO_(4)·7H_(2)O(5-1-7)phase in the MOSC system.As a result,our designs of biochar particleboards satisfied the standard requirements for flexural strength(>5.5 MPa)and thickness swelling(<2%).Moreover,our biochar particleboards presented a low thermal conductivity as the biochar pores disrupted thermal bridging within particleboards.We illustrated that the high dosage ratio of biochar could significantly offset the CO_(2) emissions of the particleboards(i.e.,carbon-negative)via life cycle assessment.Noticeable economic profits could also be accomplished for the biochar particleboards.For instance,the 50BC-MOSC bonded particleboard(with 50 wt.%pre-soaked biochar as aggregate,50 wt.%MOSC as binder)with promising mechanical properties could store 137 kg CO_(2) tonne^(−1) and yield an overall economic profit of 92 to 116 USD m^(−3) depending on the carbon prices in different countries.In summary,our new designs of carbon-negative biochar particleboards could curtail carbon emissions in the construction materials and promote the realization of carbon neutrality and circular economy. 展开更多
关键词 biochar-cement composite Carbon neutrality Wood waste biochar Magnesium oxysulfate cement Climate-positive construction materials
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