科學(xué)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(bào)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(yīng)越來越少。因此，科學(xué)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(rèn)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(dāng)?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(shí)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(xué)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(xué)家們將玻璃廢料粉碎成五種不同的碎片尺寸--粗、中、細(xì)、超細(xì)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(jī)器人3D打印機(jī)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(qiáng)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(jī)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(dá)100%的沙子，”首席科學(xué)家Andrew Ting說�！捌浣Y(jié)果是一種機(jī)械強(qiáng)度符合可接受的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的混凝土工作臺。鑒于沙子被開采的速度比它自然補(bǔ)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(xiàng)研究在最近發(fā)表于《建筑工程雜志》的一篇論文中進(jìn)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(xué)的科學(xué)家在2019年進(jìn)行的一項(xiàng)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(yīng)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(jiān)固得多。照片來源：迪肯大學(xué)

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(yù)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(xiàng)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?xí)r作為沙子替代品的潛力，”Al-Ameri 說。“根據(jù)世界經(jīng)濟(jì)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(jì)意義。”