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

導讀：3D打印混凝土的新模式可能會導致建筑業(yè)的變革，因為它可以用來生產(chǎn)當前技術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�物的幾個世紀的過程和程序，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)正在努力實現(xiàn)可持續(xù)性，因為它占據(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?shù)鼗厥展�司獲得的棕色蘇打-石灰飲料玻璃。玻璃瓶首先被用粉碎機粉碎，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。

△灰色混凝土結構，使用3D打印工藝預制的建筑圍護結構。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，它的導熱性比石英骨料的導熱性低三倍以上，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鍵成分，用于將其他成分結合在一起，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熱性，與其他用于3D打印的混凝土相比，它減少了40%。這進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，可以輕松在電腦上開發(fā)一個墻體結構，將其轉換為簡單的代碼，然后將其發(fā)送到3D打印機上進行建造。3D打印機可以每天24小時運行，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，這也可能成為實現(xiàn)凈零排放目標的重要一步。