使用回收玻璃制成混凝土3D打印原料，有望大幅度降低环境污染

导读：3D打印混凝土的新模式可能会导致建筑业的变革，因为它可以用来生产当前技术难以完成的新形状和形式，它可能会改变仍然用于建造建筑物的几个世纪的过程和程序，从而降低成本并节省时间。

然而，混凝土对环境有重大影响。目前，大量的天然砂被用来满足世界上对混凝土的迫切需求，这对环境造成了巨大的破坏。总的来说，建筑业正在努力实现可持续性，因为它占据全球所有垃圾填埋场的35%左右。

2022年3月10日，南极熊获悉，国外研究人员提出了一种减弱这种影响的方法。据悉，他们已经试验了使用回收玻璃作为3D打印混凝土的成分。

混凝土是由水泥、水和骨料（如沙子）混合而成。研究人员尝试用玻璃取代混合料中高达100%的骨料。简单地说，玻璃是由沙子生产的，很容易回收，而且可以用来制造混凝土，不需要任何复杂的加工。

来自建筑业的需求也可以帮助确保玻璃被回收利用。2018年在美国，只有四分之一的玻璃被回收，超过一半的玻璃被填埋。

研究人员使用了从当地回收公司获得的棕色苏打-石灰饮料玻璃。玻璃瓶首先被用粉碎机粉碎，然后粉碎的碎片被清洗、干燥、碾磨和筛分，得到的颗粒小于一毫米见方。

然后，粉碎的玻璃被用来制造混凝土，就像沙子一样。采用这种混凝土来3D打印墙体模块和预制建筑块，可以把它们安装在一起，组成一个完整的建筑。

△灰色混凝土结构，使用3D打印工艺预制的建筑围护结构。Mehdi Chougan提供

通过二次破碎掺入混凝土的方式，废玻璃可以变成建筑材料的一部分发挥新的作用。玻璃的存在不仅解决了废物回收问题，还有助于开发出比含有天然砂的混凝土更优越的性能。

钠钙玻璃——最常见的玻璃类型，你可以在窗户和瓶子中找到，它的导热性比石英骨料的导热性低三倍以上，而石英骨料在混凝土中被广泛使用。这意味着含有回收玻璃的混凝土具有更好的绝缘性能。它们可以大大减少夏季或冬季制冷或取暖所需的费用。

提高建筑材料的可持续性

此外，研究人员还对混凝土混合物做了其他改变，以使其作为建筑材料更具有可持续性，包括用石灰石粉取代部分波特兰水泥。

波特兰水泥是混凝土的一个关键成分，用于将其他成分结合在一起，形成一个可以硬化的混合物。然而，普通波特兰水泥的生产导致了大量二氧化碳以及其他温室气体的释放，据了解水泥行业产生的二氧化碳的占环境中所有排放量的8%左右。

与波特兰水泥相比，石灰石在其生产过程中危害较小，对环境的影响也较小。它可以代替普通波特兰水泥用于3D打印的混凝土中，而不会降低打印混合物的质量。

△3D打印的墙体层。Mehdi Chougan提供

研究人员还在打印材料内添加了轻质填料，由微小的空心热塑性球体制成，以降低混凝土的密度。这改变了混凝土的导热性，与其他用于3D打印的混凝土相比，它减少了40%。这进一步改善了混凝土的绝缘性能，并减少了所需的原材料数量。

使用3D打印技术，可以轻松在电脑上开发一个墙体结构，将其转换为简单的代码，然后将其发送到3D打印机上进行建造。3D打印机可以每天24小时运行，减少产生的废物，同时也提高了建筑工人的安全性。

这项将废玻璃用作混凝土打印原料研究表明：超轻量级、隔热性能良好的3D建筑是可能的，这也可能成为实现净零排放目标的重要一步。