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新加坡科学家用玻璃废料替代3D打印混凝土结构中常用的沙子

发布于:2022-05-06 19:06:06 来自:装配式建筑/装配式施工 [复制转发]

转自公众号:砼策智库


尽管玻璃被认为是一种可回收的材料,但它经常不被回收。这可能是由于缺乏适当的回收设施,或者是由于玻璃废料经常以许多碎片的形式出现,这些碎片太小,无法以实际的方式按颜色分类,分类过程是回收的硬性要求。
根据新加坡国家环境局数据,去年的7.4万吨玻璃垃圾中,仅13%被回收。 新加坡南洋理工大学的研究人员为寻求非回收玻璃的用途,研究利用它来替代3D打印混凝土结构中常用的沙子。 毕竟,玻璃是由二氧化硅制成的,而二氧化硅是沙子的一个主要成分。
在他们的研究中,科学家们 将玻璃废料粉碎成五种不同的碎片尺寸--粗、中、细、超细和“月尘”--以取代通常作为混凝土骨料的沙子和砾石。 然后他们将磨碎的玻璃与混凝土的其他两种成分,即水泥和水结合起来 。混合物随后通过现有的4轴龙门式机器人3D打印机的喷嘴被挤出,创造出一个40cm高的L形混凝土长凳。
混凝土固化后,发现其强度与传统的含沙混凝土相似。此外,研究人员指出, 浇筑的混凝土在固化前没有变形或塌陷,而且它的流动性足以轻松地流过打印机的喷嘴。
此外, 这种方法制造出来的沙子还有一个额外的好处,那就是不会吸收过多的水分,因为在制造混凝土的时候需要的水很少。
这项研究的第一作者、新加坡南洋理工大学新加坡3D打印研究中心研究员陈元亨指出,目前建筑业使用的主要为河沙。它形成较慢,却因为需求强劲而消耗过快,过度采砂也造成水质污染、河岸冲蚀等环境损害。全球沙子短缺已成为本世纪可持续发展的重大挑战。
新加坡南洋理工大学机械与宇航工程学院陈明任教授指出,新加坡本地更常见的是将玻璃垃圾升级再造(upcycle)成艺术品。没有再循环的玻璃垃圾会焚烧后倒进垃圾埋置场,但玻璃碎片无法生物降解。新加坡南洋理工大学研究团队首次证实,玻璃确实能代替沙子, 由3D打印制成的混凝土凳子不仅结构扎实,也达到了商用标准。
为达到2030年新加坡绿色发展蓝图所定下的目标,新加坡建设局去年将绿色建筑标志计划修订为BCA绿色建筑标志2021。其中,减少建筑物的隐含碳排放量,即制造建筑材料时以及建筑过程中所消耗的碳或能量,是考核范围之一。
研究团队将与新加坡本地新创公司苏打柠檬(Soda Lemon)合作,推广这种3D打印的新型混凝土。

该研究论文题为“Extrudable region parametrical study of 3D printable concrete using recycled glass concrete”,已发表在《建筑工程杂志》上。



来源:砼策智库            

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