使用回收玻璃制成混凝土3D打印原料，有望大幅度降低環(huán)境污染
3D打印混凝土的新模式可能會(huì)導(dǎo)致建筑業(yè)的變革，因?yàn)樗梢杂脕?lái)生產(chǎn)當(dāng)前技術(shù)難以完成的新形狀和形式，它可能會(huì)改變?nèi)匀挥糜诮ㄔ旖ㄖ锏膸讉€(gè)世紀(jì)的過(guò)程和程序，從而降低成本并節(jié)省時(shí)間。
然而，混凝土對(duì)環(huán)境有重大影響。目前，大量的天然砂被用來(lái)滿足世界上對(duì)混凝土的迫切需求，這對(duì)環(huán)境造成了巨大的破壞?？偟膩?lái)說(shuō)，建筑業(yè)正在努力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性，因?yàn)樗紦?jù)全球所有垃圾填埋場(chǎng)的35%左右。
2022年3月10日，南極熊獲悉，國(guó)外研究人員提出了一種減弱這種影響的方法。據(jù)悉，他們已經(jīng)試驗(yàn)了使用回收玻璃作為3D打印混凝土的成分。
混凝土是由水泥、水和骨料（如沙子）混合而成。研究人員嘗試用玻璃取代混合料中高達(dá)100%的骨料。簡(jiǎn)單地說(shuō)，玻璃是由沙子生產(chǎn)的，很容易回收，而且可以用來(lái)制造混凝土，不需要任何復(fù)雜的加工。
來(lái)自建筑業(yè)的需求也可以幫助確保玻璃被回收利用。2018年在美國(guó)，只有四分之一的玻璃被回收，超過(guò)一半的玻璃被填埋。
研究人員使用了從當(dāng)?shù)鼗厥展精@得的棕色蘇打-石灰飲料玻璃。玻璃瓶首先被用粉碎機(jī)粉碎，然后粉碎的碎片被清洗、干燥、碾磨和篩分，得到的顆粒小于一毫米見(jiàn)方。
然后，粉碎的玻璃被用來(lái)制造混凝土，就像沙子一樣。采用這種混凝土來(lái)3D打印墻體模塊和預(yù)制建筑塊，可以把它們安裝在一起，組成一個(gè)完整的建筑。
△灰色混凝土結(jié)構(gòu)，使用3D打印工藝預(yù)制的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。Mehdi Chougan提供
通過(guò)二次破碎摻入混凝土的方式，廢玻璃可以變成建筑材料的一部分發(fā)揮新的作用。玻璃的存在不僅解決了廢物回收問(wèn)題，還有助于開(kāi)發(fā)出比含有天然砂的混凝土更優(yōu)越的性能。
鈉鈣玻璃——最常見(jiàn)的玻璃類(lèi)型，你可以在窗戶和瓶子中找到，它的導(dǎo)熱性比石英骨料的導(dǎo)熱性低三倍以上，而石英骨料在混凝土中被廣泛使用。這意味著含有回收玻璃的混凝土具有更好的絕緣性能。它們可以大大減少夏季或冬季制冷或取暖所需的費(fèi)用。
提高建筑材料的可持續(xù)性
此外，研究人員還對(duì)混凝土混合物做了其他改變，以使其作為建筑材料更具有可持續(xù)性，包括用石灰石粉取代部分波特蘭水泥。
波特蘭水泥是混凝土的一個(gè)關(guān)鍵成分，用于將其他成分結(jié)合在一起，形成一個(gè)可以硬化的混合物。然而，普通波特蘭水泥的生產(chǎn)導(dǎo)致了大量二氧化碳以及其他溫室氣體的釋放，據(jù)了解水泥行業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳的占環(huán)境中所有排放量的8%左右。
與波特蘭水泥相比，石灰石在其生產(chǎn)過(guò)程中危害較小，對(duì)環(huán)境的影響也較小。它可以代替普通波特蘭水泥用于3D打印的混凝土中，而不會(huì)降低打印混合物的質(zhì)量。
△3D打印的墻體層。Mehdi Chougan提供
研究人員還在打印材料內(nèi)添加了輕質(zhì)填料，由微小的空心熱塑性球體制成，以降低混凝土的密度。這改變了混凝土的導(dǎo)熱性，與其他用于3D打印的混凝土相比，它減少了40%。這進(jìn)一步改善了混凝土的絕緣性能，并減少了所需的原材料數(shù)量。
使用3D打印技術(shù)，可以輕松在電腦上開(kāi)發(fā)一個(gè)墻體結(jié)構(gòu)，將其轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單的代碼，然后將其發(fā)送到3D打印機(jī)上進(jìn)行建造。3D打印機(jī)可以每天24小時(shí)運(yùn)行，減少產(chǎn)生的廢物，同時(shí)也提高了建筑工人的安全性。
這項(xiàng)將廢玻璃用作混凝土打印原料研究表明：超輕量級(jí)、隔熱性能良好的3D建筑是可能的，這也可能成為實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的重要一步。
來(lái)源：南極熊3D打印網(wǎng)
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