科学家用玻璃废料替代3D打印混凝土结构中常用的沙子

来源：cnBeta.COM

据New Atlas报道，混凝土是一种非常常见的建筑材料，以至于其主要成分之一--沙子--的供应越来越少。因此，科学家们现在正在探索用玻璃废料代替沙子的可能性，否则这些废料会被填埋。

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--分类过程是回收的要求。

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40厘米高的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。

作为一个额外的好处，由于玻璃不像沙子那样吸水，制造混凝土所需的水也更少。

“我们的研究表明，回收的玻璃可以用来替代3D打印的混凝土中高达100%的沙子，”首席科学家Andrew Ting说。“其结果是一种机械强度符合可接受的工业标准的混凝土工作台。鉴于沙子被开采的速度比它自然补充的速度快得多，在建筑和施工中使用再生玻璃的前景正变得越来越有吸引力。”

这项研究在最近发表于《建筑工程杂志》的一篇论文中进行了描述。

相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104091

澳大利亚迪肯大学的科学家在2019年进行的一项研究表明，玻璃也可以在更传统的非3D打印结构中取代沙子。研究人员在 Riyadh Al-Ameri 博士的带领下，从各种不可回收的玻璃片开始，然后将它们磨成粗粉。然后他们利用这种粉末作为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树脂作为粘合剂作为水泥，通常用于防水地板等应用。

发现基于玻璃的聚合物混凝土比其传统的沙基混凝土坚固得多。照片来源：迪肯大学

此外，由于必须开采、清洗和分级沙子，因此确定使用磨砂玻璃可以降低混凝土生产成本。更重要的是，虽然已经预测到合适的沙子短缺，但目前仍有大量未加工的旧玻璃库存。

“这项研究提供了证据，建筑行业需要看到玻璃在制造聚合物混凝土和潜在混凝土时作为沙子替代品的潜力，”Al-Ameri 说。“根据世界经济论坛的数据，在全球范围内，建筑业占全球 GDP 的 6%。混凝土是一种主要的建筑材料，沙子是其主要成分之一，因此寻找沙子的替代品具有良好的经济意义。”