3D打印混凝土的新模式可能會導(dǎo)致建筑業(yè)的變革,因?yàn)樗梢杂脕砩a(chǎn)當(dāng)前技術(shù)難以完成的新形狀和形式,它可能會改變?nèi)匀挥糜诮ㄔ旖ㄖ锏膸讉€世紀(jì)的過程和程序,從而降低成本并節(jié)省時間。
然而,混凝土對環(huán)境有重大影響。目前,大量的天然砂被用來滿足世界上對混凝土的迫切需求,這對環(huán)境造成了巨大的破壞??偟膩碚f,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的35%左右。
2022年3月10日,南極熊獲悉,國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。簡單地說,玻璃是由沙子生產(chǎn)的,很容易回收,而且可以用來制造混凝土,不需要任何復(fù)雜的加工。
來自建筑業(yè)的需求也可以幫助確保玻璃被回收利用。2018年在美國,只有四分之一的玻璃被回收,超過一半的玻璃被填埋。
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方。
然后,粉碎的玻璃被用來制造混凝土,就像沙子一樣。采用這種混凝土來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題,還有助于開發(fā)出比含有天然砂的混凝土更優(yōu)越的性能。
鈉鈣玻璃——最常見的玻璃類型,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關(guān)鍵成分,用于將其他成分結(jié)合在一起,形成一個可以硬化的混合物。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)過程中危害較小,對環(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發(fā)一個墻體結(jié)構(gòu),將其轉(zhuǎn)換為簡單的代碼,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小時運(yùn)行,減少產(chǎn)生的廢物,同時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、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。
來源:南極熊3D打印網(wǎng)
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