Reciclaje y aplicaciones sostenibles de residuos de placas de circuito impreso en aplicación concreta y validación mediante metodología de superficie de respuesta.

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 16509 (2023) Citar este artículo

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La presente investigación tiene como objetivo examinar las propiedades mecánicas y de durabilidad del hormigón reforzado con una placa de circuito impreso de desecho (WPCB) para lograr un entorno construido con bajas emisiones de carbono. Se evaluaron las características frescas y endurecidas del hormigón bajo en carbono reforzado con fibras WPCB, después de un período de curado de 7 y 28 días. La evaluación se realizó cuantificando el asentamiento, la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción dividida, la resistencia a la flexión, la sortividad, las pruebas rápidas y ácidas. Además, analizó once mezclas de concreto discretas con fibras WPCB en un porcentaje en peso que oscilaba entre el 1 y el 5% en la mezcla de cemento. Los resultados indican que la incorporación de fibra WPCB al hormigón mejora su resistencia mecánica. Los resultados revelaron que la incorporación de un 5% de fibra WPCB produjo los resultados más favorables. Las propiedades del hormigón reforzado con fibras WPCB han sido validadas teóricamente mediante la Metodología de Superficie de Respuesta (RSM), que emplea diversas herramientas estadísticas y matemáticas para analizar los datos experimentales. Los resultados derivados de RSM se compararon con los resultados experimentales. Se encontró que el modelo RSM demostró un alto nivel de precisión (R2 ≥ 0,98) en la validación de las propiedades mecánicas del hormigón con fibra WPCB. El modelo estadístico no mostró indicios de sesgo de predicción y demostró un resultado estadísticamente significativo, con un valor de p inferior a 0,5.

En la época contemporánea, la cuestión de la sostenibilidad ha surgido como una preocupación importante para la humanidad, especialmente en el entorno construido ecológico (EFBE), en línea con los requisitos de la Conferencia de las Partes (COP27) y el Grupo de las Naciones Unidas para el Desarrollo Sostenible (UNSDG). ). Con base en esta premisa, los recursos globales están disminuyendo constantemente debido a la demanda de vivienda, mientras que la población humana está experimentando un rápido aumento. La utilización eficiente de los recursos tiene una importancia significativa en este sentido1,2,3,4,5. Ha habido muchos intentos de reutilizar productos de desecho que crean riesgos ambientales, como fibras y material de relleno en la industria de la construcción. Una breve revisión de la literatura indica que los estudios han intentado incorporar materiales como células de semillas de árboles de caucho, compuestos de nanotubos de carbono de base textil, polvo de mármol residual, fibra de coco, neumáticos de desecho de alambre de acero reciclado, fibras de acero, etc. como aceite de motor usado y plástico termoestable para desarrollar hormigón sostenible6,7,8,9,10. Estos estudios han demostrado que se puede lograr una mejora en las características de rendimiento reutilizando estos materiales de desecho, proporcionando una opción para el desarrollo sostenible a través de productos ecológicos11,12,13,14,15,16,17. Se generan masivamente residuos electrónicos (e-waste) a medida que millones de aparatos electrónicos quedan obsoletos cada año18. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) predice que la cantidad de desechos electrónicos generados en la India podría aumentar en un 500% durante la próxima década. La producción mundial de residuos de aparatos eléctricos (WEE) está aumentando debido a la rápida obsolescencia tecnológica de los productos electrónicos y la disponibilidad de productos más nuevos a precios razonables. El EEO contiene numerosos metales y compuestos sintéticos económicamente valiosos y peligrosos para el medio ambiente, pero también está compuesto de sustancias tóxicas que suponen un peligro importante para el medio ambiente y la sociedad. Los países desarrollados han incorporado leyes y regulaciones sobre reutilización en sus políticas de gestión de residuos eléctricos y electrónicos, mientras que los países en desarrollo están rezagados19. En las economías emergentes, los hogares desechan EEO mediante una eliminación inadecuada, lo que genera contaminación ambiental y riesgos para la salud20. Los materiales de desecho suelen ser desechados en campos cercanos21,22. El mal manejo de los desechos electrónicos genera compuestos dañinos que contaminan el medio ambiente local, incluidos suelos, sedimentos, polvo y plantas23. Los residuos sólidos críticos también se eliminan siguiendo técnicas de eliminación inadecuadas24. Los residuos electrónicos generados en las industrias de dispositivos eléctricos y electrónicos y en los hogares consisten en pantallas de cristal líquido (LCD) (11,9%), computadoras personales (PC) (18,8%), teléfonos móviles (21,3%) y televisores de tubo de rayos catódicos (CRT). (7%). Sólo el 10% de los residuos electrónicos se recicla. Estos residuos pueden reciclarse mediante diversas tecnologías o eliminarse directamente en un vertedero o en un incinerador25. Los desechos electrónicos se pueden reciclar o reutilizar, pero las técnicas y equipos inadecuados para su eliminación pueden dañar el medio ambiente y a los seres humanos. Reutilizar es reutilizar un producto para un propósito distinto al de su diseño original. La reutilización se puede realizar mediante diversas estrategias para prolongar la vida útil del producto, como reparación, reacondicionamiento y remanufactura. La reutilización de residuos electrónicos también puede prolongar la vida útil del producto.

Las placas de circuito impreso (PCB) proporcionan interconexiones eléctricas entre elementos y representan aproximadamente el 4 % de todos los residuos electrónicos26,27. Las placas de circuito impreso de desecho (WPCB) son una categoría de productos extremadamente heterogénea en tamaño, composición de materiales y forma28. Los WPCB contienen muchas sustancias tóxicas y de carbono, incluidos metales pesados y retardantes de llama bromados, que son perjudiciales para el medio ambiente si no se tratan adecuadamente. Los constantes avances tecnológicos han acelerado la sustitución periódica de dispositivos eléctricos y electrónicos, aumentando significativamente la cantidad de WPCB desechados29. En el pasado reciente, la fabricación de WPCB alcanzó una tasa de crecimiento global del 8,7%, mientras que en el Sudeste Asiático y China, la fabricación de WPCB creció un 10,8% y un 14,4%, respectivamente30. China produce actualmente el 40% de los WPCB del mundo. Los WPCB contienen muchos metales, incluidos carbono, cobre, aluminio, hierro, estaño y plomo, y no metales, como resinas termoendurecibles y fibras de vidrio29,31,31. La extracción de metales se realiza como parte del reciclaje de WPCB. Se utilizan métodos hidrometalúrgicos, pirometalúrgicos y mecánicos para recuperar metales de los PCB de desecho. Los metales en los PCB de desecho se reciclan/recuperan mediante procesos maduros como métodos hidrometalúrgicos, pirometalúrgicos y mecánicos para fines industriales y comerciales como materia prima secundaria. La hidrometalurgia es un método que utiliza diversos ácidos para recuperar metales de los PCB de desecho y tiene una eficiencia de recuperación del 60% al 70%32,34,34. La pirometalurgia es un proceso que utiliza altas temperaturas para recuperar metales como oro, plata y cobre, etc. de los residuos de PCB y tiene una eficiencia de recuperación del 85% al 95%35,37,37. Aunque el proceso mencionado anteriormente y no es respetuoso con el medio ambiente. La hidrometalurgia tiene el problema de eliminación38,40,40 y el pirómetro se considera un proceso que consume mucha energía41,42. Los métodos mecánicos generan residuos de PCB de varios tamaños, lo que empeora aún más la gestión de residuos sólidos. Los mencionados anteriormente se concentran únicamente en la recuperación de los metales presentes en los residuos de PCB, la placa que contiene fibra, lo que aumenta aún más la carga de contaminación ambiental e intensifica el problema en la gestión de residuos sólidos. Sin embargo, reutilizar cantidades sustanciales de no metales que componen aproximadamente el 70% de los WPCB presenta un desafío formidable43. Actualmente, los no metales reprocesados a partir de residuos de WPCB generalmente se eliminan en incineradores o vertederos, lo que produce efectos ambientales peligrosos44,46,46. La reutilización de no metales de los WPCB se ha convertido en un desafío importante para la gestión de desechos electrónicos y una fuente de preocupación en la protección ambiental y el reciclaje de recursos47,49,49. Yokoyama e Iji50 investigaron el reciclaje de no metales como rellenos en materiales de construcción de tipo resina. Se emplearon pruebas mecánicas y de temperatura de ablandamiento Vicat (VST) para reciclar no metales utilizados como rellenos de refuerzo en compuestos de matriz de resina termoplástica51. Los compuestos de polipropileno (PP) muestran un aumento máximo de tracción, resistencia a la tracción, resistencia a la flexión y módulo de flexión del 62,9%, 28,4%, 87,8% y 133,0%, respectivamente. Sin violar las regulaciones ambientales, el 30% de los no metales reciclados de WPCB se pueden incluir en compuestos de polipropileno. Hong y su52 utilizaron rellenos no metálicos como refuerzos en compuestos de poliéster. La incorporación de WPCB alteró la reacción de radicales libres de la resina de poliéster insaturado (UP) y redujo el curado inicial. Debido a los efectos de disipación de energía de las resinas epoxi (rígidas) y las fibras de vidrio en el WPCB, las resinas UP modificadas con WPCB tenían una temperatura de transición vítrea (Tg) alta. Eran más fuertes y duros que el simple UP. Franz53 afirmó que utilizar no metales como material termoplástico sería una solución de reciclaje ideal. La estrategia implicó reutilizar metales no metálicos para crear carcasas termoplásticas. Desafortunadamente, este enfoque va en contra de las tendencias actuales de miniaturización de productos.

Los desechos de WCPB son materiales no biodegradables y podrían persistir en la tierra durante cientos o incluso miles de años después de ser desechados. La reutilización de estos materiales en la industria de la edificación y la construcción reduce la demanda de materias primas extraídas de fuentes naturales54,56,56. El uso de materiales de desecho en la construcción también previene la degradación ambiental causada por su eliminación y afirma prácticas de construcción sustentables57,59,60,61,62,62. La gestión eficaz de diversos procesos de producción de residuos ha sido objeto de un mayor escrutinio en los últimos años para hacer que la industria de la construcción sea ambientalmente sostenible. Una de las consideraciones críticas de las estrategias de gestión de residuos es utilizar materiales de desecho en lugar de materiales naturales como materia prima63. Los principales beneficios del reciclaje son disminuir la contaminación liberada al medio ambiente, reducir la cantidad de basura desechada y preservar los recursos naturales25,63,64,65,66,67. En los últimos años, el método de la superficie de respuesta (RSM) se ha modificado para resolver diversos problemas en la ingeniería civil, como predecir diferentes características, evaluar la capacidad de las estructuras de hormigón para soportar cargas, modelar el comportamiento de los materiales, optimizar y controlar las estructuras y monitorear las aguas subterráneas68. . RSM es un conjunto de herramientas estadísticas y matemáticas. Puede modelar y evaluar problemas prácticos69. A pesar de su uso diario en el diseño de prueba y optimización, este conjunto de herramientas ha tenido una aplicación restringida en la industria del concreto70. Según la literatura revisada por los investigadores, la investigación sobre el hormigón reforzado con fibra de WPCB se centró principalmente en el uso de WPCB como sustituto de los agregados naturales y el cemento54,56,56,61,62,66,67,71,72,73.

Se investigó la viabilidad del uso de WPCB en hormigón como tiras de fibra cortadas de WPCB para las relaciones de aspecto (AR) 10 y 20 para mejorar las propiedades mecánicas74. El problema planteado en apoyo de este proyecto es que el aumento de la generación, gestión y eliminación de residuos electrónicos (WPCB) provoca diversos problemas ambientales y de salud. Este estudio tiene como objetivo utilizar WPCB como fibra como alternativa a las fibras convencionales, reduciendo potencialmente los costos de construcción y la demanda de recursos naturales y reduciendo el peligro ambiental para abordar y prevenir de manera sostenible los problemas antes mencionados. Esta investigación examina experimentalmente las características de durabilidad y los aspectos de resistencia estructural del hormigón reforzado con fibra WPCB de AR30 y AR40. Valida los resultados experimentales comparándolos con los valores teóricos de los parámetros mecánicos del hormigón reforzado con fibra WPCB obtenidos mediante la Metodología de Superficie de Respuesta.

El cemento Portland ordinario (OPC) de grado 53 utilizado en esta investigación se adquirió localmente y cumplió con la norma BIS 12269-201375. El óxido de calcio (CaO) fue la composición principal con una gravedad específica de 3,14. La Tabla 1 resume algunas de las propiedades físicas y químicas del OPC. El cemento grado OPC 53 tiene una distribución granulométrica con un tamaño medio de partícula de 0,0242 mm. La imagen del microscopio electrónico de barrido (SEM) de OPC se muestra en la Fig. 1. La partícula de cemento tiene una forma angular y una superficie rugosa. Este estudio utilizó arena M de un proveedor local con un tamaño máximo de partícula de 4,75 mm, una gravedad específica de 2,58, un módulo de finura de 2,98 y una densidad aparente de 1672 kg/m3. Árido grueso con tamaño máximo de partícula de 10 mm, peso específico de 2,72, módulo de finura de 7,11 y densidad aparente de 1548 kg/m3. Todos los agregados cumplían con la norma BIS 383-201676. Se utilizó Conplast SP430, un aditivo superplastificante disponible comercialmente que contiene polímeros de naftaleno sulfonados, para lograr la trabajabilidad deseada que cumplía con las normas BIS 9103-199974,77. Además, se utilizó agua del grifo para mezclar y curar el hormigón.

Imagen SEM de cemento grado OPC 53.

El WPCB tipo FR4 utilizado en este estudio provino de una instalación de reciclaje local y se obtuvo de computadoras personales viejas. Es fundamental limpiar las placas de circuito impreso (PCB) desechadas para garantizar su eliminación o reutilización segura y eficaz78. Después de la limpieza, los componentes externos se extrajeron mediante desoldadura con una pistola de calor. Una vez que se eliminaron los chips, diodos y otros componentes metálicos, incluido el desmontaje mecánico y la eliminación de componentes que pueden reutilizarse o reciclarse, los PCB de desecho sin adornos se transformaron en fibras con las dimensiones especificadas en la Tabla 2 utilizando varias herramientas y una máquina rectificadora. Los pasos de procesamiento para fabricar WPCB se muestran en la Fig. 2.

Proceso de elaboración de fibra WPCB.

La composición principal del WPCB es sílice y su gravedad específica es 2,68. Las propiedades físicas y las dimensiones de la fibra WPCB se muestran en la Tabla 2. En la Fig. 3 se ilustra una imagen SEM de la fibra WPCB. La imagen muestra que la fibra WPCB tiene capas de fibra de vidrio tejida unidas a resina epoxi. Las fibras WPCB tienen dos relaciones de aspecto, AR30 y AR40, utilizadas en el estudio (Fig. 4). Estas dimensiones se determinaron con base en investigaciones previas74,79,80,81.

Imagen SEM de fibra WPCB.

Longitud y ancho de fibras WPCB: AR30 (a) y (b), AR40 (c) y (d).

En este estudio, la proporción de la mezcla de hormigón con fibra WPCB se dividió en tres mezclas diferentes según el porcentaje de fibra añadida. Las variables de control incluyeron cemento, áridos finos, áridos gruesos y tres pesos diferentes de superplastificantes (550, 708 y 813 kg/m3). Se probaron dos relaciones de aspecto de la fibra WPCB (AR30 y AR40); por lo tanto, se prepararon diez mezclas únicas agregando cantidades variables de fibra WPCB al peso del cemento (1%, 2%, 3%, 4% y 5%). En estas 11 mezclas diferentes, la proporción del superplastificante se fijó en el 1% del peso del cemento. La Tabla 3 muestra las diversas proporciones de mezcla utilizadas en esta investigación.

La mezcla de diseño de hormigón reforzado con fibra WPCB se preparó y mezcló en una hormigonera basculante de tambor. Después de preparar la mezcla húmeda de concreto, las propiedades en estado fresco, como el asentamiento, se determinan según la norma india IS 1199-195982. Las características del hormigón endurecido se evaluaron vertiéndolo en un molde, terminando la superficie de la muestra y dejándolo fraguar durante 24 h. Luego, las muestras fueron sacadas del molde y curadas en agua durante 7, 14 y 28 días, que es el tiempo de vida necesario para que cumplan sus propiedades mecánicas. El cubo de hormigón de 100 mm se sometió a una prueba de Resistencia a la Compresión (CS), y un cilindro de 100 mm de diámetro y 200 mm de altura se sometió a una prueba de Resistencia a la Tracción (TS) dividida siguiendo la norma BIS 1199-195982. Un prisma para probar la Resistencia a la Flexión. (FS) se moldeó para 100 mm × 100 mm × 500 mm según IS 1199-195982. Las propiedades mecánicas del hormigón reforzado con fibra de PCB se probaron bajo condiciones y límites de carga. Las pruebas se llevaron a cabo de acuerdo con BIS 546-201883.

El RSM es un método de análisis de resultados experimental. Los números R2, R2 ajustado y R2 esperado se utilizaron para calcular la importancia del nivel del modelo utilizando el método RSM. El valor F calculado en este método determina el impacto de las variables en los resultados cuantificados. Cuanto mayor sea el valor F de un parámetro, mayor será el efecto en el experimento. El valor P indica la importancia del resultado del modelo. Para que sea estadísticamente significativo, se requiere un valor de P inferior a 0,05 para que el modelo o conjunto de parámetros sea válido84,85. La estrategia RSM se implementó para esta investigación utilizando una versión de demostración del software Design Expert 13.

Se utilizó una prueba de asentamiento para determinar la trabajabilidad del hormigón fresco reforzado con fibras WPCB. Antes de colar las probetas, cada mezcla se sometió a la prueba de asentamiento tres veces (en un solo lote). La Figura 5 muestra los resultados de la prueba de asentamiento. A medida que aumenta el contenido de fibra de WPCB, el asentamiento disminuye casi en línea recta. A medida que aumenta la relación de aspecto (AR), el valor de asentamiento de la mezcla disminuye. El valor de asentamiento del hormigón de fibra WPCB se redujo a 20 mm al agregar un 5% de fibras AR30 WPCB y a 30 mm al agregar un 5% de fibras AR40 WPCB. Un aumento en la proporción de fibra WPCB en la mezcla redujo la trabajabilidad, lo que resultó en la inconsistencia de la mezcla. Además, todas las mezclas poseían una distribución uniforme de fibras discretas orientadas aleatoriamente sin ninguna evidencia de efecto de bola.

Valores de asentamiento para diferentes proporciones de mezclas de hormigón reforzado con fibra WPCB.

Los resultados de las pruebas de compresión para mezclas de concreto reforzado con fibra AR30 y AR40 WPCB curadas a los 7 y 28 días se muestran en las Figs. 6 y 7, respectivamente. Los resultados de la mezcla de diseño demostraron que la resistencia a la compresión aumentó de manera constante hasta los 28 días para las fibras AR30 y AR40. La resistencia a la compresión fue de 29,61 y 49,35 MPa a los 7 y 28 días para la mezcla de concreto control.

Resistencia a la compresión de mezclas de hormigón reforzado con fibras AR 30 WPCB.

Resistencia a la compresión AR 40 WPCB Mezclas de hormigón reforzado con fibra.

Para todas las mezclas de fibras AR30, la resistencia a la compresión a los 28 días mostró valores más altos que el concreto de control. Las resistencias a la compresión de todas las mezclas de hormigón reforzado con fibra AR30 WPCB se muestran en la Fig. 6. Para la adición de 1%, 2% y 3% de fibras WPCB, la resistencia a la compresión de la mezcla AR30 aumentó en un 8,11%, 12,73 % y 16,99%, respectivamente, en comparación con el hormigón de control. De manera similar, para la adición de 4% y 5% de fibras WPCB, la resistencia a la compresión aumentó un 19,43% y un 24,71%, respectivamente. Para las cinco mezclas preparadas con fibras AR40, la resistencia a la compresión del hormigón reforzado con fibra WPCB curado durante 28 días siguió una tendencia similar a la de las fibras AR30. La resistencia a la compresión de los hormigones reforzados con fibra AR 40 WPCB se muestra en la Fig. 7. Para una adición del 1%, 2% y 3% de fibra WPCB a la mezcla AR40, la resistencia a la compresión aumentó en un 8,31%, 18,64% y 25,39%. respectivamente, en comparación con el hormigón convencional. De manera similar, una adición de 4% y 5% de fibra aumenta la resistencia a la compresión en un 30,86% y 39,37%, respectivamente. La adición de fibra WPCB al hormigón mejoró progresivamente la resistencia a la compresión, ya que el aumento tanto en la relación de aspecto como en el porcentaje de fibra WPCB aumenta la resistencia a la compresión. El aumento de la relación de aspecto de AR30 a AR40 de la fibra da como resultado un aumento máximo en la resistencia a la compresión para una adición del 5% de fibra WPCB debido a la disponibilidad de una cantidad más significativa de fibras en la mezcla74. La Figura 8 muestra la falla del cubo reforzado con fibra WPCB bajo compresión. El aumento de la resistencia a la compresión se debió a la mayor unión entre la fibra WPCB y la matriz de concreto debido al aumento en la cantidad de fibras WPCB. Sin embargo, un aumento adicional en el porcentaje de fibra estaba causando un problema para lograr una proporción de micrófono constante, como se menciona en la sección de trabajabilidad. . Este concreto no presentó falla frágil a pesar de que la resistencia del archivo varió de 50 a 65 Mpa. Además, este podría ser un método rentable para eliminar los WPCB de desecho.

Fallo del cubo reforzado con fibra WPCB bajo compresión.

Un estudio anterior también informó sobre la resistencia a la tracción del hormigón reforzado con fibra WPCB74. La resistencia del hormigón frente a su elongación es su resistencia a la tracción. La resistencia a la tracción del hormigón reforzado con fibras AR30 y AR40 WPCB se muestra en las Figs. 9 y 10. La resistencia a la tracción del hormigón después de 28 días de curado, al que se le añaden 1%, 2%, 3%, 4% y 5% de fibras WPCB, es superior a la del hormigón control.

Resistencia a la tracción de mezclas de hormigón armado con fibras AR30 WPCB.

Resistencia a la tracción del hormigón armado con fibras AR40 WPCB.

La adición de 1%, 2%, 3%, 4% y 5% de fibras AR30 WPCB al concreto aumentó la resistencia a la tracción de las mezclas resultantes en un 17,18%, 33,74%, 46%, 57% y 70,25%, respectivamente, cuando en comparación con el hormigón de control. Por ejemplo, en la Fig. 9, se ve que al agregar 4% y 5% de fibras WPCB, la resistencia a la tracción de la mezcla fue más de un 50% mayor que la del concreto convencional. La adición de 1%, 2%, 3%, 4% y 5% de fibras AR40 WPCB aumentó la resistencia a la tracción de las mezclas resultantes en un 20,55%, 32,52%, 47,85%, 61,04% y 79,75%, respectivamente, luego el control hormigón (Fig. 10). La adición de fibras WPCB al 3%, 4% y 5% aumentó la resistencia a la tracción en un 40% más que el concreto de control. El hormigón armado con 5% de fibras AR30 y AR40 WPCB mostró la mayor resistencia a la tracción debido a la disponibilidad de más fibras WPCB. La Figura 11 muestra la falla del cilindro reforzado con fibra WPCB bajo tensión dividida. La mejor resistencia a la tracción en el caso de una mezcla reforzada con fibra AR40 WPCB se debió a un aumento en el número de fibras WPCB en comparación con las fibras AR30. Bajo la carga máxima, el hormigón reforzado con fibra WPCB no experimentó una rotura frágil.

Fallo del cilindro reforzado con fibra WPCB bajo tensión dividida.

La fibra WPCB mejora la capacidad de carga de la muestra en comparación con la muestra de control. Este estudio demostró el patrón de similitud entre la resistencia a la flexión y la resistencia a la compresión. Las variaciones de resistencia a la flexión al agregar 1%, 2%, 3%, 4% y 5% de fibra AR30 WPCB a la mezcla se muestran en la Fig. 12. De manera similar, la resistencia a la flexión de la mezcla reforzada con fibra AR40 WPCB se muestra en Fig. 13. Las mezclas reforzadas con fibras AR30 y AR40 WPCB muestran una tendencia creciente (Figs. 12 y 13) en cuanto a resistencia a la flexión; esto indica que la resistencia a la flexión aumenta con el aumento de la cantidad de fibra WPCB. La mayor resistencia a la flexión se logró con la adición del 5% de fibra WPCB, como se muestra en las Figs. 12 y 13, en los que la resistencia a la flexión a los 28 días para la mezcla reforzada con fibras AR30 y AR40 fue de 9,8 MPa y 14,25 MPa, respectivamente. La Figura 14 muestra la falla del prisma reforzado con fibra WPCB bajo flexión. Las cinco mezclas reforzadas con fibras AR 40 produjeron una mejor resistencia a la flexión que las reforzadas con fibras AR30 debido a la disponibilidad de más fibras WPCB. Por el contrario, agregar más del 5 % de la fibra a la mezcla crea un efecto de bola en la fibra WPCB, lo que reduce la trabajabilidad.

Resistencia a la flexión de mezclas de hormigón reforzado con fibras AR 30 WPCB.

Resistencia a la flexión de mezclas de hormigón reforzado con fibras AR 40 WPCB.

Fallo del prisma reforzado con fibra WPCB bajo flexión.

Los ataques químicos al hormigón pueden provocar efectos físicos como aumento de la porosidad y permeabilidad, reducción de la resistencia, agrietamiento y desconchado. En la mayoría de los casos, los procesos de deterioro químico y físico trabajan juntos simultáneamente y, en ocasiones, un proceso puede contribuir a acelerar los otros procesos. Por lo tanto, se realizó una prueba de ataque ácido al hormigón reforzado con fibras WPCB para determinar su resistencia química. Para este experimento se utilizó ácido clorhídrico (HCl) al 5% y se empleó un cubo de 100 mm curado durante 28 días. Luego las muestras se curaron en HCl durante 30 días. Después de 15 días, se cambió la solución para conservar su concentración. Después de 30 días, se recogieron muestras del ácido y se secaron al aire. Las muestras se evaluaron para determinar la pérdida de peso (%) y luego se analizaron utilizando un CTM. La Figura 15 explica la pérdida de peso y resistencia a la compresión después de la exposición al ambiente ácido para las mezclas de concreto reforzado AR30 y AR40 WPCB. Los resultados de las pruebas indican que las mezclas reforzadas con 3%, 4% y 5% de fibras WPCB muestran un mejor desempeño en términos de disminución de resistencia y peso debido a la disponibilidad de más fibras. El deterioro se debió principalmente a la falla de la unión entre la fibra WPCB y la matriz de cemento en un ambiente ácido. Sin embargo, no se encontró una pérdida significativa de resistencia en los hormigones reforzados con fibra WPCB en comparación con el hormigón de control.

Resultados de la prueba ácida de mezclas de hormigón reforzado con fibra AR 30 y AR 40 WPCB.

Se cortó un disco de un cilindro de hormigón de 100 × 200 mm con un espesor de 50 mm utilizado para este experimento y se curó durante 30 días. La prueba rápida de penetración de cloruro (RCPT) se realizó siguiendo la norma ASTM C1202-201986. La RCPT se realizó sometiendo la muestra a una corriente continua de 60 V durante 6 h según ASTM C1202-201986. Un depósito tiene una solución de NaCl al 3,0% y el otro tiene una solución de NaOH 0,3 M. Finalmente, se realiza un cálculo de la cantidad total de carga pasada. Esta prueba está ampliamente reportada en la literatura y ha sido reconocida como un estándar74,87.

La Figura 16 muestra los valores de penetración de cloruros (en porcentajes) de los hormigones reforzados con fibras AR30 y AR40 WPCB. Se estima que la permeabilidad al cloruro está entre 2050 y 2981 culombios. Según ASTM 1202-201986, la distribución de la penetración de cloruro fue modesta, por lo que todas las mezclas de concreto reforzado con fibra WPCB lograron una mejor resistencia a la penetración de cloruro. Con la adición de fibras WPCB, la cantidad de carga que se conduce a través de las muestras de concreto disminuyó para las cinco mezclas reforzadas con fibras WPCB AR30 y AR40, lo que indica que la permeabilidad del concreto disminuyó. La capacidad de penetración de cloruros de las mezclas de concreto con fibras WPCB es menor que la del concreto de control. Todas las mezclas de hormigón reforzado con fibra WPCB tienen una capacidad moderada de difusión de cloruro. La adición de fibra no afecta la porosidad del hormigón. Las mezclas de hormigón AR40 WPCB muestran características de rendimiento comparativamente más significativas. La reducción en el valor RCPT se puede atribuir a la reducción de la porosidad con una difusión reducida del cloruro.

Resultados de rápida penetración de cloruro de las mezclas de hormigón armado AR 30 y AR 40 WPCB.

La sortividad es el método para evaluar la cantidad de flujo insaturado de líquidos en el concreto en una muestra insaturada o la capacidad de una muestra para absorber y transmitir agua a través de la acción capilar88. La prueba de sortividad proporciona información valiosa sobre la presencia de estructuras porosas en el hormigón89. La prueba de laboratorio mide la tasa de absorción de agua por muestras de concreto según ASTM C1585-201390. Los únicos requisitos para esta prueba son una cacerola con agua, un cronómetro y una regla. Luego se cortó una muestra de un cilindro de 100 mm de diámetro con un espesor de 50 mm y se curó durante los 28 días empleados en la prueba. Los lados de la muestra se aislaron con cinta aislante. Inicialmente se registra la masa y la muestra se sumerge en agua a una profundidad de 5 a 10 mm durante 0,6 s. Las muestras se controlaron a intervalos de 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 25, 30 y 45 min y 1 h. Luego, la muestra se sacó del agua a intervalos específicos.

Se trazó la raíz cuadrada del tiempo transcurrido versus la masa obtenida por unidad de área en relación con la densidad del agua. La pendiente de la línea de mejor ajuste (después de eliminar el origen) se interpretó como sortividad. Para analizar el índice de sortividad (m3 × 10–7/ min(1/2)), la gráfica se traza entre la raíz cuadrada del tiempo y la cantidad de flujo. La Figura 17 muestra que todas las mezclas de hormigón reforzado con fibra AR30 y AR40 WPCB exhiben una buena sorción. La tasa de absorción de agua se debe a las distribuciones adecuadas de la fibra WPCB que obstruyen los poros del concreto, impidiendo la absorción de agua. A medida que aumenta la proporción de fibra WPCB, el valor del índice de sortividad disminuye para los hormigones reforzados con fibra AR30 y AR40 WPCB. Valores de sortividad más bajos indican que el hormigón es más resistente a la absorción de agua.

Resultados de las pruebas de sortividad de mezclas de hormigón armado con fibras AR30 y AR40 WPCB.

Esta investigación utiliza un modelo de superficie de respuesta (RSM), que está entrenado para predecir propiedades como resistencia a la tracción, resistencia a la compresión y resistencia a la flexión del hormigón reforzado con fibra WPCB. La precisión de cada una de sus predicciones se mide y compara.

Las relaciones funcionales entre la respuesta de interés \(\left(y\right)\) y las variables de entrada \(\left(x\right)\) se modelaron utilizando métodos estadísticos de RSM91,92. El modelo polinómico RSM en función de la variable de entrada \(\left(x\right)\), la variable de salida \(\left(y\right)\), el error experimental aleatorio con media cero (ε) y un vector de coeficientes constantes desconocidos (β) se da en la ecuación. (1)93.

En este estudio, se eligieron ocho indicadores de desempeño para evaluar los resultados de predicción obtenidos de RSM. Las métricas constan del coeficiente de determinación (\({R}^{2}\)), el \({R}^{2}\) ajustado, el error cuadrático medio (RMSE), la media absoluta Error (MAE), el error relativo medio (MRE), el error porcentual absoluto medio (MAPE) y el error cuadrático medio relativo (rRMSE).

La Tabla 4 muestra las métricas de evaluación basadas en los algoritmos de predicción, en el modelo de superficie de respuesta y el análisis de los resultados de varianza para las propiedades mecánicas del día 28 de cilindros cúbicos de concreto de 100 mm de diámetro. Al nivel de significancia del 5%, el análisis de varianza ofrece la suma de cuadrados, valor p, valor F, cuadrados medios y grado de libertad (DoF). Se encontró que el valor \({R}^{2}\) era mayor que 0,98 para todas las propiedades mecánicas probadas del hormigón reforzado con fibra WPCB. Para evitar que el R2 se infle artificialmente mediante la introducción de nuevas variables, se ha desarrollado un ajuste o modificación conocido como R2 ajustado (esto significa que el valor de R2 ajustado es mayor porque la presencia solo de variables críticas afecta la interpretación física de la respuesta). . Es deseable que el \({R}^{2}\) modificado esté dentro de 0,2 del \({R}^{2}\). La evaluación sirvió de base para la investigación. Además, el valor p del modelo inferior a 0,5 implica que es estadísticamente significativo94.

Las Figuras 18, 19 y 20 comparan los valores previstos y reales y los gráficos de superficie 3D de las tres propiedades mecánicas (compresión, tensión y flexión) del hormigón reforzado con fibra WPCB. Se encontró que los valores predichos están cerca de la línea de ajuste (diagonal) para todos los valores de las tres propiedades mecánicas del hormigón reforzado con fibra WPCB. La distribución uniforme de los valores por debajo y por encima de la línea de ajuste (diagonal) indica que el modelo RSM predijo correctamente el resultado. Además, el modelo RSM no tiene sesgos de subpredicción o sobrepredicción.

Gráficos reales versus pronósticos y gráficos de superficie para la resistencia a la compresión de la fibra WPCB de AR30 y AR40.

Gráficos reales versus pronósticos y gráficos de superficie para la resistencia a la tracción de la fibra WPCB de AR30 y AR40.

Gráficos reales versus pronósticos y diagramas de superficie para la resistencia a la flexión de la fibra WPCB de AR30 y AR40.

Los gráficos de superficie 3D de los parámetros de resistencia también muestran claramente que el aumento en el contenido de fibra tiende a aumentar las propiedades mecánicas del hormigón reforzado con fibra WPCB. La principal debilidad del modelo RSM es que tiene alias, lo que significa que la estimación de la influencia de un factor afecta al elemento.

La cercanía de las respuestas previstas y reales se demuestra mediante los valores de respuesta reales y previstos. Las gráficas residuales no mostraron ninguna desviación significativa de la normalidad; Los gráficos muestran claramente que el modelo elegido podría predecir propiedades y conexiones entre los materiales utilizados.

Los WPCB convertidos en fibra son una alternativa a las fibras convencionales, lo que reduce los riesgos ambientales. Se investigaron exhaustivamente las propiedades mecánicas del hormigón reforzado con fibras de WPCB. La contribución de la fibra WPCB a las propiedades del hormigón fresco y endurecido y a las propiedades de durabilidad se determinó experimentalmente y los resultados experimentales se validaron utilizando un modelo estadístico desarrollado con RSM. Las conclusiones que se extraen de este estudio son:

Se evaluaron propiedades mecánicas como resistencia a la compresión, resistencia a la tracción y resistencia a la flexión para el concreto reforzado con fibra WPCB en varias proporciones (1%, 2%, 3%, 4% y 5%) para dos relaciones de aspecto diferentes de AR30 y AR40 de Fibras WPCB. En comparación con el hormigón de control, la resistencia a la compresión del hormigón reforzado con fibras WPCB aumentó un 32,8% para AR30 y un 40,8% para AR40 de fibras WPCB debido a que hay más fibras en el compuesto.

En AR30, la resistencia a la tracción es del 70% y del 80,1% para AR40 del hormigón armado con WPCB en comparación con el hormigón convencional. La tendencia es casi idéntica a los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión obtenidos para la resistencia a la tracción y la flexión, que podrían estar fuertemente relacionados con el aumento de fibras de WPC en las mezclas de concreto AR40.

Al romperse la unión del ambiente ácido entre las fibras de WPCB y la matriz de cemento, se revela que las mezclas de concreto AR30 resultaron ser más duraderas que las mezclas de concreto AR40 debido a la presencia de un área de unión más alta que requiere un período relativamente más largo para el deterioro. La prueba RCPT confirmó que la fibra WPCB conservaba la porosidad y las mezclas AR40 funcionaron mucho mejor, lo que demuestra que la mezcla de fibras WPCB puede producir concreto de alto rendimiento con baja porosidad y mayor resistencia al cloruro. El valor del índice de sortividad disminuye para las mezclas AR30 y AR40 a medida que aumenta el porcentaje de fibra WPCB. Sin embargo, AR40 funcionó mucho mejor que AR30. Los números de sortividad más bajos significan que es menos probable que el concreto absorba agua.

El RSM validó con precisión las propiedades mecánicas del hormigón reforzado con fibra WPCB (\({R}^{2}\) ≥ 0,98). Además, el gráfico de superficie 3D también revela que el aumento del contenido de fibra aumenta directamente las propiedades mecánicas como la resistencia a la compresión, la resistencia a la tracción y la resistencia a la flexión del hormigón reforzado con fibra WPCB.

La adición de fibra WPCB mejora significativamente las propiedades del hormigón fresco y endurecido. La sólida fuerza de unión entre la fase de fibra y matriz fue la razón del aumento de resistencia del hormigón reforzado con fibra de WPCB.

En conclusión, esta investigación sugiere que la utilización de WPCB peligrosos como material de construcción con durabilidad a largo plazo podría ser una gestión eficaz de los residuos y reducir los impactos ambientales negativos.

Más allá del 5% de adición de fibra WPCB causa el efecto de bola, que afecta directamente la naturaleza de trabajabilidad de la mezcla de concreto, lo que reduce las propiedades mecánicas del grado de concreto diseñado.

El efecto Balling se puede evitar disminuyendo las relaciones de aspecto de la fibra WPCB, lo que aumenta la utilización de más fibra WPCB en el concreto, lo que puede resultar en resistir la propagación de grietas en el miembro de concreto.

Una limitación en el proceso mecánico ha obligado a los investigadores a estudiar las propiedades del hormigón incorporando fibra de PCB con un ancho de 1 mm a 1,5 mm. Un refinamiento en el proceso de fabricación de una fibra de PCB con un ancho de 0,1 a 0,5 mm puede producir mejores resultados al generar micro y macrofisuras.

El trabajo se centró únicamente en la adición de fibra WPCB en hormigón de cemento estándar; sin embargo, hubo limitaciones a la hora de cortar la fibra a un ancho/espesor más bajo, lo que dificulta mantener el AR80 seguido en el hormigón reforzado con fibra convencional.

Es evidente que WPCB puede contener metales pesados a pesar de la eliminación de componentes metálicos externos y, por lo tanto, una evaluación integral del ciclo de vida sería útil para asignar las ventajas y desventajas de utilizar el mismo material en el concreto que los obsesionados con los métodos de eliminación tradicionales.

Las características de resistencia al fuego del hormigón armado WPCB resultarían beneficiosas ya que los PCB contienen materiales epoxi.

Los conjuntos de datos generados y analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a solicitud razonable.

Aksoylu, C., Özkılıç, YO, Hadzima-Nyarko, M., Işık, E. & Arslan, MH Investigación sobre la mejora del rendimiento al corte de vigas de hormigón armado producidas con alambres de acero reciclados de neumáticos de desecho. Sostenibilidad 14, 13360 (2022).

Çelik, A. İ., Özkılıç, YO, Zeybek, Ö., Özdöner, N. & Tayeh, BA Evaluación del rendimiento del hormigón reforzado con fibras producido con fibras de desecho de torno. Sostenibilidad 14, 11817 (2022).

Alaneme, GU, Olonade, KA y Esenogho, E. Geopolímero-hormigón ecológico a base de residuos agrícolas: una revisión sistemática. Descubrimiento. Materia 3, 14. https://doi.org/10.1007/s43939-023-00052-8 (2023).

ADS del artículo Google Scholar

Zeybek, Ö. et al. Influencia de la sustitución del cemento por vidrio usado en las propiedades mecánicas del hormigón. Materiales 15, 7513 (2022).

Çelik, A. İ. et al. Comportamiento mecánico del vidrio triturado como reposición de áridos. Materiales 15, 8093 (2022).

Chen, H., Chow, CL y Lau, D. Reciclaje de aceite de motor usado en hormigón: evaluación del comportamiento frente al fuego. J. Construir. Ing. 64, 105637 (2023).

Artículo de Google Scholar

Chen, H., Qin, R., Chow, CL & Lau, D. Reciclaje de residuos plásticos termoestables para la fabricación de mortero de cemento verde. Cem. Concr. Compos. 137, 104922 (2023).

Artículo CAS Google Scholar

Chen, H., Qin, R. & Lau, D. Reciclaje de aceite de motor usado en una mezcla de diseño de concreto: una solución viable y ecológica. J. Limpio. Pinchar. 329, 129555 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Chen, H., Chow, CL y Lau, D. Desarrollo de hormigón ecológico y sostenible en integración con diferentes residuos urbanos. J. Limpio. Pinchar. 368, 133057 (2022).

Artículo de Google Scholar

Chen, H., Yang, J. & Chen, X. Un enfoque de aprendizaje profundo basado en convolución para estimar la resistencia a la compresión del hormigón armado con fibras a temperaturas elevadas. Construcción Construir. Madre. 313, 125437 (2021).

Artículo de Google Scholar

Madenci, E. et al. Investigación experimental y analítica del comportamiento a la flexión de compuestos textiles reforzados con nanotubos de carbono. Materiales 16, 2222 (2023).

Karalar, M. y col. Comportamiento a flexión de vigas de hormigón armado utilizando polvo de mármol residual hacia la aplicación de hormigón sostenible. Frente. Madre. 9, 701 (2022).

Artículo de Google Scholar

Beskopylny, AN et al. Influencia de los componentes de la composición en las propiedades del hormigón con el aditivo de cáscaras de semillas de árboles de caucho. Aplica. Ciencia. 12, 11744 (2022).

Shcherban', EM et al. Concreto de peso normal con características mejoradas de tensión-deformación reforzado con fibras de coco dispersas. Aplica. Ciencia. 12, 11734 (2022).

Basaran, B., Kalkan, I., Aksoylu, C., Özkılıç, YO & Sabri, MMS Efectos de los residuos en polvo y los agregados de mármol finos y gruesos sobre la resistencia a la compresión del hormigón. Sostenibilidad (Suiza) 14, 14388 (2022).

Karalar, M. y col. Mejora del comportamiento a flexión de vigas de hormigón armado producidas con restos de torno. Sostenibilidad 14, 12660 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Özkılıç, YO, Aksoylu, C. & Arslan, MH Investigaciones experimentales y numéricas de correas de hormigón armado con fibras de acero con extremos entallados. J. Construir. Ing. 36, 102119 (2021).

Artículo de Google Scholar

Zeng, X., Gong, R., Chen, WQ y Li, J. Descubriendo el potencial de reciclaje de los "nuevos" RAEE en China. Reinar. Ciencia. Tecnología. 50, 1347-1358 (2016).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Lu, B., Yang, J., Ijomah, W., Wu, W. y Zlamparet, G. Perspectivas sobre la reutilización de RAEE en China: lecciones de la UE. Recurso. Conservar. Reciclar. 135, 83–92 (2018).

Artículo de Google Scholar

Damrongsiri, S., Vassanadumrongdee, S. y Tanwattana, P. Contaminación por metales pesados característica del suelo en la comunidad de desmantelamiento de RAEE (desechos de aparatos eléctricos y electrónicos): un estudio de caso de Bangkok, Tailandia. Reinar. Ciencia. Contaminación. Res. 23, 17026–17034 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Tang, X. y col. Contaminación por metales pesados y compuestos orgánicos persistentes en el suelo de Wenling: una ciudad emergente de reciclaje de desechos electrónicos en el área de Taizhou, China. J. Peligro. Materia 173, 653–660 (2010).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Leung, A., Cai, ZW y Wong, MH Contaminación ambiental por el reciclaje de desechos electrónicos en Guiyu, sureste de China. J. Mater Cycles Gestión de Residuos. 8, 21–33 (2006).

Artículo CAS Google Scholar

Song, Q. & Li, J. Efectos ambientales de los metales pesados derivados de las actividades de reciclaje de desechos electrónicos en China: una revisión sistemática. Gestión de residuos. 34, 2587–2594 (2014).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Anandh, G., PrasannaVenkatesan, S., Goh, M. & Mathiyazhagan, K. Evaluación de reutilización de RAEE: revisión sistemática de temas emergentes y direcciones de investigación. J. Medio Ambiente. Gestionar. 287. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112335 (2021).

Sua-iam, G. & Chatveera, B. Un estudio sobre la trabajabilidad y las propiedades mecánicas del hormigón autocompactante ecosostenible que incorpora residuos de PCB y cenizas volantes. J. Limpio. Pinchar. 329, 129523 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

LaDou, J. Industria de placas de circuito impreso. En t. J. Hyg. Reinar. Salud 209, 211–219 (2006).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Richter, H., Lorenz, W. y Bahadir, M. Examen de xenobióticos orgánicos e inorgánicos en circuitos impresos equipados. Quimiosfera 35, 169-179 (1997).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Colledani, M., Copani, G. & Rosa, P. PCB Zero Waste: una nueva solución integrada para la recuperación de metales clave de los PCB. En SUM 2014 - 2do Simposio sobre Minería Urbana 19–21 (2014).

Li, J., Xu, Z. y Zhou, Y. Aplicación de descarga de corona y fuerza electrostática para separar metales y no metales de partículas trituradas de placas de circuito impreso de desecho. J. Electrostato. 65, 233–238 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Lee, CH, Chang, SL, Wang, KM & Wen, LC Gestión del reciclaje de chatarra de ordenadores en Taiwán. J. Materia de peligro. 73, 209–220 (2000).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Li, J., Lu, H., Guo, J., Xu, Z. y Zhou, Y. Tecnología de reciclaje para recuperar recursos y productos a partir de placas de circuito impreso de desecho. Reinar. Ciencia. Tecnología. 41, 1995-2000 (2007).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Jadhav, U. & Hocheng, H. Recuperación hidrometalúrgica de metales a partir de grandes piezas de placas de circuito impreso. Ciencia. Representante 5, 1-10 (2015).

Artículo de Google Scholar

Havlik, T., Orac, D., Petranikova, M. y Miskufova, A. Tratamiento hidrometalúrgico de placas de circuito impreso usadas después del tratamiento térmico. Gestión de residuos. 31, 1542-1546 (2011).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Le Long, H. y col. Proceso hidrometalúrgico para la recuperación de cobre a partir de placas de circuito impreso (PCB) de desecho. https://doi.org/10.1080/08827508.2010.53072032,90-104 (2011).

Artículo de Google Scholar

Mir, S. & Dhawan, N. Una revisión exhaustiva sobre el reciclaje de placas de circuito impreso desechadas para la recuperación de recursos. Recurso. Conservar. Reciclar. 178, 106027 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, H. y col. Recuperación de placas de circuito impreso de desecho mediante procesamiento pirometalúrgico: una revisión. Recurso. Conservar. Reciclar. 126, 209–218 (2017).

Artículo de Google Scholar

Faraji, F., Golmohammadzadeh, R. & Pickles, CA Prácticas potenciales y actuales de reciclaje de placas de circuito impreso de desecho: una revisión del progreso reciente en pirometalurgia. J. Medio Ambiente. Gestionar 316, 115242 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Li, H., Eksteen, J. y Oraby, E. Recuperación hidrometalúrgica de metales a partir de placas de circuitos impresos de desecho (WPCB): estado actual y perspectivas: una revisión. Recurso. Conservar. Reciclar. 139, 122-139 (2018).

Artículo de Google Scholar

Mishra, G., Jha, R., Rao, MD, Meshram, A. y Singh, KK Recuperación de plata de placas de circuito impreso de desecho (WPCB) mediante ruta hidrometalúrgica: una revisión. Reinar. Retos 4, 100073 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Kim, EY, Kim, MS, Lee, JC y Pandey, BD Recuperación selectiva de oro de PCB de residuos de teléfonos móviles mediante proceso hidrometalúrgico. J. Materia de peligro. 198, 206–215 (2011).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Ning, C., Lin, CSK, Hui, DCW y McKay, G. Técnicas de reciclaje de placas de circuito impreso (PCB) de desecho. 21–56. https://doi.org/10.1007/978-3-319-90653-9_2 (2017).

Ma, E. Recuperación de residuos de placas de circuito impreso mediante pirometalurgia. Gestión de residuos electrónicos. Tratamiento. Tecnología. 247–267. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816190-6.00011-X (2019).

Veit, HM y cols. Utilización de la separación magnética y electrostática en el reciclaje de chatarra de placas de circuito impreso. Gestión de residuos. 25, 67–74 (2005).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Huang, Y., Takaoka, M., Takeda, N. y Oshita, K. Eliminación parcial de PCDD/F, PCB coplanares y PCB de las cenizas volantes de la incineración de desechos sólidos municipales mediante un proceso de flotación en columna. Reinar. Ciencia. Tecnología. 41, 257–262 (2007).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Jang, Y.-C. & Townsend, TG Lixiviación de plomo de placas de alambre impresas por computadora y tubos de rayos catódicos por lixiviados de vertederos de desechos sólidos municipales. Reinar. Ciencia. Tecnología. 37, 4778–4784 (2003).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Owens, CV y cols. Identificación de compuestos estrogénicos emitidos por la combustión de placas de circuito impreso de computadora en desechos electrónicos. Reinar. Ciencia. Tecnología. 41, 8506–8511 (2007).

Cui, J. & Forssberg, E. Reciclaje mecánico de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos: una revisión. J. Peligro. Madre. 99, 243–263 (2003).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Li, J., Lu, H., Liu, S. y Xu, Z. Optimización de los parámetros operativos de la separación electrostática de corona para el reciclaje de placas de circuito impreso raspadas mediante simulación por computadora del campo eléctrico. J. Peligro. Materia 153, 269–275 (2008).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Veit, HM, Bernardes, AM, Ferreira, JZ, Tenório, JAS & Malfatti, C. de F. Recuperación de cobre a partir de desechos de placas de circuito impreso mediante procesamiento mecánico y electrometalurgia. J. Peligro. Madre. 137, 1704-1709 (2006).

Yokoyama, S. & Iji, M. Reciclaje de residuos plásticos termoendurecibles de procesos de producción de componentes electrónicos. En Actas del Simposio Internacional IEEE de 1995 sobre Electrónica y Medio Ambiente ISEE (Cat. No. 95CH35718) 132–137 (1995).

Zheng, Y., Shen, Z., Cai, C., Ma, S. y Xing, Y. La reutilización de no metales reciclados de placas de circuitos impresos de desecho como rellenos de refuerzo en los compuestos de polipropileno. J. Materia de peligro. 163, 600–606 (2009).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Hong, SG & Su, SH El uso de placas de circuito impreso recicladas como rellenos de refuerzo en el compuesto de poliéster. J. Medio Ambiente. Ciencia. Salud Parte A Medio Ambiente. Ciencia. Ing. Toxico. 31, 1345-1359 (1996).

Franz, RL Optimización del reciclaje de productos portátiles mediante tecnología de cadena de suministro inversa. En Conference Record 2002 Simposio internacional IEEE sobre electrónica y medio ambiente (Cat. No.02CH37273) 274–279 (2002).

Santhanam, N., Anbuarasu, G. & Ramesh, B. Estudio sobre sustitución parcial de árido grueso mediante recortadoras de PCB con cenizas volantes y sin cenizas volantes. Madre. Hoy Proc. 43, 1931-1937 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Ganesh, S., Danish, P. & Bhat, KA Utilización de polvo de residuos de placas de circuito impreso en hormigón sobre hormigón convencional. Madre. Hoy Proc. 42, 745–749 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Muchhadiya, PD, Pitroda, JR, Gujar, R. & Soni, J. Modelos de regresión múltiple para la resistencia a la compresión y la flexión del hormigón de placas de circuito impreso reciclado. Madre. Hoy Proc. 62, 6992–6997 (2022).

Artículo de Google Scholar

Akçaözoǧlu, S., Atiş, CD & Akçaözoǧlu, K. Una investigación sobre el uso de botellas de PET de desecho trituradas como agregado en concreto liviano. Gestión de residuos. 30, 285–290 (2010).

Artículo PubMed Google Scholar

Mohammadhosseini, H. & Yatim, JM Microestructura y propiedades residuales de compuestos de hormigón verde que incorporan fibras de alfombras de desecho y cenizas combustibles de aceite de palma a temperaturas elevadas. J. Limpio. Pinchar. 144, 8-21 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Onyelowe, KC & Kontoni, D.-PN El potencial neto cero y de sostenibilidad del desarrollo, la producción y la fluidez de SCC en estructuras de hormigón. En t. J. Tecnología baja en carbono. https://doi.org/10.1093/IJLCT/CTAD033 (2023).

Artículo de Google Scholar

Atwoli, L. y col. Conferencia COP27 sobre Cambio Climático: se necesitan medidas urgentes para África y el mundo Las naciones ricas deben intensificar el apoyo a África y a los países vulnerables para abordar los impactos pasados, presentes y futuros del cambio climático*. En t. J. Tecnología baja en carbono. 17, 1338-1340 (2022).

Artículo de Google Scholar

Suleman, S. & Needhidasan, S. Utilización de arena fabricada como agregados finos en concreto de desechos plásticos electrónicos de mezcla M30. Madre. Hoy Proc. 33, 1192-1197 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Alaneme, GU, Olonade, KA & Esenogho, E. Revisión crítica sobre la aplicación de técnicas de inteligencia artificial en la producción de geopolímero-hormigón. Aplica SN Ciencia. 5, 217. https://doi.org/10.1007/s42452-023-05447-z (2023).

Artículo de Google Scholar

Mohammadhosseini, H., Tahir, MM, Mohd Sam, AR, Lim, AS y NH y Samadi, M.,. Rendimiento mejorado para ambientes agresivos de compuestos de concreto verde reforzados con fibras de alfombra de desecho y cenizas de combustible de aceite de palma. J. Limpio. Pinchar. 185, 252–265 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Ganasen, N. et al. Técnicas de computación blanda para predecir las propiedades de los ladrillos de hormigón de cáscara de arroz crudo utilizando enfoques de aprendizaje automático basados en regresión. Ciencia. Rep. 13, 14503. https://doi.org/10.1038/s41598-023-41848-1 (2023).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Siddique, R., Khatib, J. & Kaur, I. Uso de plástico reciclado en hormigón: una revisión. Gestión de residuos. 28, 1835–1852 (2008).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Arivalagan, S. Estudio experimental sobre las propiedades del hormigón verde mediante la sustitución de residuos de plástico electrónico como árido. Proc. Computadora. Ciencia. 172, 985–990 (2020).

Artículo de Google Scholar

Janardhanan, T. & Ramasamy, V. Mejoras en las propiedades microestructurales y mecánicas del hormigón geopolímero que contiene NMF de desechos electrónicos como reemplazo parcial de agregados. 1, 1–12. https://doi.org/10.1080/19648189.2017.1357869 (2017).

Artículo de Google Scholar

Kavya, BR, Sureshchandra, HS, Prashantha, SJ y Shrikanth, AS Predicción de las propiedades mecánicas del hormigón armado con fibra de vidrio y basalto utilizando ANN. Asiático J. Civ. Ing. 23, 877–886 (2022).

Artículo de Google Scholar

Iro, UI et al. Optimización y simulación de hormigón con cenizas de aserrín utilizando el método de diseño de vértices extremos. Adv. Madre. Ciencia. Ing. 50, 82139. https://doi.org/10.1155/2022/5082139 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Ofuyatan, OM, Agbawhe, OB, Omole, DO, Igwegbe, CA & Ighalo, JO RSM y ANN modelado de las propiedades mecánicas del hormigón autocompactante con humo de sílice y residuos plásticos como reemplazo parcial de constituyentes. Limpio. Madre. 4, 100065 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Sua-iam, G. & Chatveera, B. Efecto del polvo de las placas de circuito impreso sobre la trabajabilidad y las propiedades mecánicas del hormigón autocompactante: un estudio preliminar. Caso Stud. Construcción Madre. 16, e00862 (2022).

Google Académico

Palanisamy, K., Sri, V., Nizamudheen, RA y Sivakumar, SB Una investigación experimental sobre la resistencia del hormigón mediante la sustitución parcial de áridos utilizando residuos electrónicos. Mater Today Proc https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2023.01.409 (2023).

Artículo de Google Scholar

Pothinathan, SKM, Kumar, P., Arunachelam, N. & Gnanaraj, SC Efecto de los PCB como reemplazo parcial del agregado fino y grueso en el concreto. Mater Today Proc 49, 2369–2373 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Marimuthu, V. & Ramasamy, A. Investigación de las propiedades mecánicas del hormigón grado M40 con fibra de PCB procedente de residuos electrónicos reciclados. J. Peligro radioactivo tóxico. Residuos 27, 4022034 (2023).

Artículo CAS Google Scholar

BIS. IS 12269 (2013): Cemento Portland ordinario grado 53. Oficina de Estándares de la India (2013).

BIS. IS: 383 (2016) Agregado grueso y fino para especificación de concreto. Oficina de Normas de la India, Nueva Delhi (2016).

BIS. IS 9103 (1999): Especificación para aditivos para hormigón (1999).

Vishnupriyan, M. & Annadurai, R. Investigación del efecto de la sustitución del agregado fino convencional con polvo de PCB sobre la resistencia del concreto utilizando una red neuronal artificial. Asiático J. Ing. Civil. 2023(1), 1–9 (2023).

Google Académico

Mohammadhosseini, H. & Tahir, MM Rendimiento de durabilidad del hormigón que incorpora residuos de fibras plásticas metalizadas y cenizas combustibles de aceite de palma. Construcción Construir. Materia 180, 92-102 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Alani, AH, Bunnori, NM, Noaman, AT y Majid, TA Rendimiento de durabilidad de un novedoso hormigón verde PET de rendimiento ultraalto (UHPPGC). Construcción Construir. Materia 209, 395–405 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Vishnupriyan, M. & Annadurai, R. Un estudio sobre las macropropiedades del hormigón reforzado con fibra de PCB a partir de residuos electrónicos reciclados y validación de los resultados utilizando RSM y ANN. Asiático J. Civ. Ing. 2023(1), 1–14 (2023).

Google Académico

BIS. IS 1199. Métodos de muestreo y análisis del hormigón (1959).

BIS. IS 546-2018 Concreto endurecido: métodos de prueba. Oficina de Normas de la India, Nueva Delhi. (2018).

Kursuncu, B. et al. Optimización de las características del hormigón celular mediante metodología de superficie de respuesta y redes neuronales artificiales. Construcción Construya Mater 337, 127575 (2022).

Artículo de Google Scholar

Attah, IC y cols. Papel del enfoque de diseño de vértices extremos en el comportamiento mecánico y morfológico del compuesto de suelo residual. Ciencia. Rep. 13, 7933. https://doi.org/10.1038/s41598-023-35204-6 (2023).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ASTM. 1202: Método de prueba estándar para la indicación eléctrica de la capacidad del hormigón para resistir la penetración de iones cloruro. Libro anual de normas ASTM 4, (2019).

Ogbonna, C., Mbadike, EM y Alaneme, GU Efectos de la ceniza de cáscara de yuca sobre las propiedades mecánicas del hormigón. Umudike J. Ing. Tecnología. 6(2), 61–75. https://doi.org/10.33922/j.ujet_v6i2_8 (2020).

Artículo de Google Scholar

Elsharief, A., Cohen, MD y Olek, J. Influencia del agregado liviano en la microestructura y durabilidad del mortero. Cem. Concr. Res. 35, 1368-1376 (2005).

Artículo CAS Google Scholar

Khatib, JM & Mangat, PS Características de absorción del hormigón en función de la ubicación relativa a la posición de fundición. Cem. Concr. Res. 25, 999–1010 (1995).

Artículo CAS Google Scholar

ASTM. C1585: Método de prueba estándar para la medición de la tasa de absorción de agua por hormigones de cemento hidráulico. Libro anual de normas ASTM 4 (2013).

Alaneme, GU et al. Optimización de las propiedades mecánicas y simulación de una mezcla de cenizas de aserrín y suelo utilizando el método de diseño de vértices extremos (EVD). En t. J. Res. Pavimento. Tecnología. https://doi.org/10.1007/s42947-023-00272-4 (2023).

Artículo de Google Scholar

Khuri, AI y Mukhopadhyay, S. Metodología de superficie de respuesta. Wiley Interdisciplinario. Rev. Computación. Estadística. 2, 128–149. https://doi.org/10.1002/wics.73 (2010).

Artículo de Google Scholar

Adeniyi, AG, Ighalo, JO & Odetoye, TE Modelado de superficie de respuesta y optimización de la producción de biodiesel a partir de aceite de planta de aguacate (Persea americana). Química india. Ing. 62, 243–250 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Attah, IC, Etim, RK, Alaneme, GU y Bassey, OB Optimización de las propiedades mecánicas del hormigón de ceniza de cáscara de arroz utilizando la teoría de Scheffe. Aplica SN Ciencia. 2, 928. https://doi.org/10.1007/s42452-020-2727-y (2020).

Artículo CAS Google Scholar

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Departamento de Ingeniería Civil, Instituto de Ciencia y Tecnología SRM, Kattankulathur, Chengalpattu, 603203, Tamil Nadu, India

M. Vishnu Priyan y R. Annadurai

Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Agricultura Michael Okpara, Umudike, Nigeria

Kennedy C. Onyelowe y George Uwadiegwu Alaneme

Departamento de Ciencias Civiles, Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Universidad Internacional de Kampala, Kampala, Uganda

Kennedy C. Onyelowe y George Uwadiegwu Alaneme

Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, Universidad Centurion de Tecnología y Gestión, R. Sitapur, 752050, Odisha, India

Nimay Chandra Giri

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MVP: conceptualización, metodología, investigación, validación, análisis formal, redacción—preparación del borrador original, redacción—revisión y edición. RA: metodología, investigación, validación, redacción—preparación del borrador original. KCO: metodología, investigación, redacción: revisión y edición. GUA: investigación, validación, análisis formal, curación de datos. NCG: metodología, supervisión, software, visualización.

Correspondencia a M. Vishnu Priyan o George Uwadiegwu Alaneme.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Priyan, MV, Annadurai, R., Onyelowe, KC et al. Reciclaje y aplicaciones sostenibles de residuos de placas de circuito impreso en aplicación concreta y validación mediante metodología de superficie de respuesta. Informe científico 13, 16509 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-43919-9

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Recibido: 02 de agosto de 2023

Aceptado: 29 de septiembre de 2023

Publicado: 02 de octubre de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-43919-9

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Reciclaje y aplicaciones sostenibles de residuos de placas de circuito impreso en aplicación concreta y validación mediante metodología de superficie de respuesta.