来自南南技术大学（NTU新加坡）正在探索使用再生玻璃作为混凝土3D打印中沙子的替代品，为环保的建筑材料铺平了道路。
当今的许多常规混凝土配方都包含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，沙子正在逐渐成为一种稀缺的资源，因此越来越需要找到合适的选择。
Glass, on the other hand, is one of the least recycled types of waste, despite it being completely recyclable without a reduction in quality. According to theNational Environment Agency of Singapore2021年在新加坡生产了74,000吨玻璃废物，但只有13％的玻璃废物被回收。其余的要么被焚化或倾倒在垃圾填埋场中。
为了利用玻璃的未开发潜力，NTU团队创建了一个可回收的基于玻璃的混凝土混合物，并将其用于3D打印40厘米高的混凝土长凳。概念验证成功地表明，它们的特殊材料配方可用于添加性生产日常负荷物体，以适合高强度结构。
为什么混凝土需要聚集体？
混凝土是波特兰水泥，水和骨料（例如沙子，砾石和玻璃）的混合物。骨料材料充当混合物的粘合剂，如果没有它们，水基混凝土不可能，并且不足以承受重大的压缩负荷。聚集体还可以降低混凝土混合物的孔隙率，充当填充物，以进一步提高强度。
One of the most commonly used aggregates in the construction sector is natural river sand, which is extracted from river beds and riverbanks. Although it may be readily available on the market, the overuse of river sand can lead to pollution, flooding, and other extremely damaging consequences for local ecosystems that live in and around rivers.
玻璃虽然很有希望，但从历史上看，玻璃无法与常规沙的强度特性相匹配，因此通常被认为是建筑3D打印中的较低替代方案。然而，根据NTU研究人员的说法，到目前为止，没有人能够3D打印出与长凳一样强的基于玻璃的混凝土结构。
该研究的首席研究员Tan Ming Jen教授说：“制定3D打印混凝土混合物的主要挑战是要弄清每个组件要添加多少，以获得具有最小缺陷的结构性声音结构。我们的团队提出了一个可行的公式，这是第一次可以使用玻璃的结构完整性的3D打印。”
Recycled glass as a sand replacement
To kick the project off, the NTU researchers first established the optimal composition of their 3D printable recycled glass concrete mixture through extensive analysis and testing. The mix included commercial cement, water, additives, and recycled glass crushed to a variety of sizes from ‘medium’ to ‘super fine’.
然后使用基于1.2 x 1.2 x 1m的构建体积的四轴龙门3D打印机打印3D打印L形混凝土台。根据研究人员的说法，该材料高度夸张，这意味着它足够流畅，可以在没有任何问题的情况下流过印刷喷嘴。据报道，它还显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崩溃甚至变形。
该研究的第一作者安德鲁·廷（Andrew Ting）说：“我们的研究表明，可回收玻璃可用于更换混凝土中多达100％的沙子以进行3D打印。结果是一个具有机械强度的混凝土台，可符合可接受的工业标准。”
NTU研究团队现在打算微调印刷算法，以保持一致的性能并与升级的玻璃初创公司合作Soda Lemon使用其可持续混凝土混合物到3D打印甚至更大的结构。
该研究的进一步详细信息可以在标题的论文中找到‘Extrudable region parametrical study of 3D printable concrete using recycled glass concrete’。
Glass aggregates have been explored in construction 3D printing research in the past, albeit with less success. Researchers at柏林技术大学（柏林图）和布鲁内尔大学recently replaced the sand in 3D printable concrete with再生玻璃，石灰石和塑料填充剂。团队设法大大提高了材料的强度和热导率。
在其他地方，来自RMIT University以前已经开发了环保3D可打印混凝土材料that uses recycled glass as an aggregate. With its work, the RMIT team believes it can propagate circular economy principles in the construction sector, bridging the benefits of 3D printing and sustainable concrete production.
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Featured image shows members of the NTU research team. Photo via NTU Singapore.
