新加坡南洋理工大学的研究人员正在探索使用再生玻璃替代混凝土3D打印中的沙子,为环保建筑材料铺平道路。今天的许多传统混凝土配方都含有天然沙子作为主要成分。不幸的是,由于城市化和基础设施的发展,沙子正慢慢成为一种稀缺资源,因此越来越需要寻找合适的替代品。另一方面,玻璃是回收率最低的废物之一,尽管它可以完全回收而不会降低质量。根据新加坡国家环境局的数据,年新加坡产生了74,吨玻璃废料,但其中只有13%被回收利用。其余的要么被焚烧,要么被倾倒在垃圾填埋场。为了利用玻璃的未开发潜力,NTU团队创造了一种可回收的玻璃基混凝土混合物,并用它来3D打印一个40厘米高的混凝土长凳。概念验证成功证明,他们的特殊材料配方可用于增材制造日常承重物体,非常适合高强度结构。3D打印的长凳为什么混凝土需要骨料?混凝土是波特兰水泥、水和沙子、砾石和玻璃等骨料的混合物。骨料材料充当混合物的粘合剂,没有它们,水基混凝土就无法保持并且强度不足以承受显着的压缩载荷。骨料还可以降低混凝土混合物的孔隙率,充当填料以进一步提高强度。建筑业最常用的骨料之一是天然河沙,它是从河床和河岸中提取的。虽然它可能在市场上很容易买到,但过度使用河沙会导致污染、洪水和其他对生活在河流及其周围的当地生态系统极具破坏性的后果。玻璃虽然很有前景,但在历史上一直无法与传统沙子的强度特性相媲美,因此它通常被认为是建筑3D打印中的劣质替代品。然而,根据NTU研究人员的说法,到目前为止,还没有人能够3D打打印出像长凳一样坚固的回收玻璃基混凝土结构。该研究的首席研究员TanMingJen教授说:“配制可3D打印混凝土混合物的主要挑战是弄清楚每种成分要添加多少才能获得结构合理且缺陷最少的结构。我们的团队提出了一个可行的公式,首次证明玻璃确实可以用于3D打印具有出色结构完整性的长凳。”南大研究团队的成员包括(左-右,站立)林建辉、谭明仁教授、(左-右,坐着)AndrewTing和NoelTan再生玻璃作为沙子的替代品为了启动该项目,NTU研究人员首先通过广泛的分析和测试确定了他们的3D可打印再生玻璃混凝土混合物的最佳组成。该混合物包括商业水泥、水、添加剂和回收玻璃,粉碎成从“中等”到“超细”的各种尺寸。然后使用构建体积为1.2x1.2x1m的四轴龙门式3D打印机对L形混凝土工作台进行3D打印。据研究人员称,这种材料具有高度可挤出性,这意味着它的流动性足以流过打印喷嘴而不会出现任何问题。据报道,它还展示了出色的可建造性,因为它在随后的抗压强度测试中没有塌陷甚至变形。该研究的第一作者AndrewTing说:“我们的研究表明,再生玻璃可用于替代3D打印混凝土中高达%的沙子。结果是一个具有符合可接受工业标准的机械强度的混凝土工作台。”NTU研究团队现在打算微调打印算法以获得一致的性能,并与升级回收的玻璃初创公司SodaLemon合作,使用他们的可持续混凝土混合物3D打印更大的结构。该研究的更多细节可以在题为“使用再生玻璃混凝土的3D打印混凝土的可挤压区域参数研究”的论文中找到。
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