科學家用玻璃廢料替代3D打印混凝土結(jié)構(gòu)中常用的沙子

來源：cnBeta.COM

據(jù)New Atlas報道，混凝土是一種非常常見的建筑材料，以至于其主要成分之一--沙子--的供應越來越少。因此，科學家們現(xiàn)在正在探索用玻璃廢料代替沙子的可能性，否則這些廢料會被填埋。

盡管玻璃被認為是一種可回收的材料，但它經(jīng)常不被回收。這可能是由于缺乏適當?shù)幕厥赵O(shè)施，或者是由于玻璃廢料經(jīng)常以許多碎片的形式出現(xiàn)，這些碎片太小，無法以實際的方式按顏色分類--分類過程是回收的要求。

新加坡南洋理工大學的研究人員為尋求非回收玻璃的用途，研究利用它來替代3D打印混凝土結(jié)構(gòu)中常用的沙子。畢竟，玻璃是由二氧化硅制成的，而二氧化硅是沙子的一個主要成分。

在他們的研究中，科學家們將玻璃廢料粉碎成五種不同的碎片尺寸--粗、中、細、超細和“月塵”--以取代通常作為混凝土骨料的沙子和礫石。然后他們將磨碎的玻璃與混凝土的其他兩種成分，即水泥和水結(jié)合起來。

混合物隨后通過現(xiàn)有的4軸龍門式機器人3D打印機的噴嘴被擠出，創(chuàng)造出一個40厘米高的L形混凝土長凳。混凝土固化后，發(fā)現(xiàn)其強度與傳統(tǒng)的含沙混凝土相似。此外，研究人員指出，澆筑的混凝土在固化前沒有變形或塌陷，而且它的流動性足以輕松地流過打印機的噴嘴。

作為一個額外的好處，由于玻璃不像沙子那樣吸水，制造混凝土所需的水也更少。

“我們的研究表明，回收的玻璃可以用來替代3D打印的混凝土中高達100%的沙子，”首席科學家Andrew Ting說�！捌浣Y(jié)果是一種機械強度符合可接受的工業(yè)標準的混凝土工作臺。鑒于沙子被開采的速度比它自然補充的速度快得多，在建筑和施工中使用再生玻璃的前景正變得越來越有吸引力�！�

這項研究在最近發(fā)表于《建筑工程雜志》的一篇論文中進行了描述。

相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104091

澳大利亞迪肯大學的科學家在2019年進行的一項研究表明，玻璃也可以在更傳統(tǒng)的非3D打印結(jié)構(gòu)中取代沙子。研究人員在 Riyadh Al-Ameri 博士的帶領(lǐng)下，從各種不可回收的玻璃片開始，然后將它們磨成粗粉。然后他們利用這種粉末作為聚合物混凝土中的骨料，代替通常使用的沙子。聚合物混凝土本身代替聚合物樹脂作為粘合劑作為水泥，通常用于防水地板等應用。

發(fā)現(xiàn)基于玻璃的聚合物混凝土比其傳統(tǒng)的沙基混凝土堅固得多。照片來源：迪肯大學

此外，由于必須開采、清洗和分級沙子，因此確定使用磨砂玻璃可以降低混凝土生產(chǎn)成本。更重要的是，雖然已經(jīng)預測到合適的沙子短缺，但目前仍有大量未加工的舊玻璃庫存。

“這項研究提供了證據(jù)，建筑行業(yè)需要看到玻璃在制造聚合物混凝土和潛在混凝土時作為沙子替代品的潛力，”Al-Ameri 說�！案鶕�(jù)世界經(jīng)濟論壇的數(shù)據(jù)，在全球范圍內(nèi)，建筑業(yè)占全球 GDP 的 6%。混凝土是一種主要的建筑材料，沙子是其主要成分之一，因此尋找沙子的替代品具有良好的經(jīng)濟意義�！�