研究人员来自皇家墨尔本理工大学开发了一种新的环保型3D打印混凝土材料，该材料使用再生玻璃作为骨料。
传统的混凝土配方往往依赖于天然河砂作为主要成分，但这种资源正慢慢成为一种稀缺商品，其使用往往会对环境产生破坏性影响。通过选择回收玻璃颗粒，皇家墨尔本理工学院的团队认为，他们的工作可以在建筑行业宣传循环经济原则，弥补3D打印和可持续混凝土生产的好处。
有趣的是，该团队还研究了玻璃颗粒对混凝土抗弯强度和裂缝扩展特性的影响。他们认为，根据3D打印的方向，这种新配方实际上也可以在机械性能方面提供好处。
用回收玻璃代替河沙
要制造混凝土，你需要用硅酸盐水泥、水和砂石等几种骨料的混合物。骨料是至关重要的，因为它们作为混凝土混合的粘合剂。没有它们，水基水泥混合物就不能很好地保持，不适合建筑应用。骨料还可以作为混合料的填充物，减少混凝土的孔隙率，从而产生更强的产品。
建筑中最广泛使用的聚集体之一是自然河砂，从河床和河岸中提取。虽然它在市场上很容易获得，但河流的过度使用可能对生活在河流和周围的当地生态系统具有极大的破坏性后果。
RMIT团队认为，更可持续的方法对混凝土3D印刷的方法在于使用再生玻璃，因为玻璃具有化学成分和物理性质，而不是太差异于生砂。根据美国环境保护局在美国，我们人类每年产生数百万吨玻璃垃圾——将其中一部分用于建筑行业可以显著减少垃圾填埋。
玻璃含量对混凝土性能的影响
那么RMIT的基于玻璃混合物是如何反对传统混凝土的堆叠？该团队制备了五种不同的玻璃混合物，与玻璃比例不同的玻璃比例，3D使用每个配方印刷一组混凝土试样。
通过三点弯曲测试表征结构的抗弯强度，同时使用x射线显微计算机断层扫描和扫描电子显微镜(SEM)评估试样的微观结构。这使得研究小组能够分析测试后试样的孔径分布和裂纹扩展路径。
结果表明:首先，再生玻璃颗粒的整合增加了3D打印样品的孔隙率;这是更明显的使用粗玻璃颗粒比细玻璃颗粒。利用x射线成像，研究人员能够表明，裂纹扩展的主要成分是空洞中玻璃颗粒的存在。
尽管如此，随着玻璃颗粒的加入，3D打印样品的抗弯强度实际上增加了25%到33%，但仅当梁跨垂直于打印方向时。当梁跨与印刷方向平行时，玻璃颗粒的抗弯强度降低8% ~ 20%。
因此，RMIT团队确定可再循环玻璃作为可持续混凝土3D打印的合适替代品，只要仔细控制打印方向。
研究的更多细节可以在题为“使用再生玻璃的3d打印混凝土:玻璃级配对抗弯强度和微观结构的影响”。
今年早些时候，科学家们在史文朋科技大学和河北工业大学进行了类似的研究，转身建筑废物进入可持续3D印刷混凝土．利用再生混凝土骨料、陶粒和沙漠砂，该团队能够在三种不同的颗粒级配中形成一种低成本的可挤压建筑材料。
在其他地方,研究人员同济大学最近发表了一项研究的结果使用再生精细聚集体（RFA）在3D砂浆印刷中的可行性．该研究寻求实现更准确的3D混凝土印刷的可易易用性的图像，以及如何使用回收和废料对制造结构的影响。
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特色图片展示了RMIT创建的3D打印混凝土结构。图片来自RMIT大学。
