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    國際資訊
    新加坡科學家用玻璃廢料替代3D打印混凝土結構中常用的沙子
    時間:2022-05-06    來源:砼策智庫    分享:
    混凝土是一種非常常見的建筑材料,以至于其主要成分之一的沙子供應越來越少。近日,新加坡南洋理工大學研究團隊成功研制用玻璃代替沙子制成的3D打印混凝土長凳,為建筑業的可持續發展增添一個選項。

    混凝土是一種非常常見的建筑材料,以至于其主要成分之一的沙子供應越來越少。近日,新加坡南洋理工大學研究團隊成功研制用玻璃代替沙子制成的3D打印混凝土長凳,為建筑業的可持續發展增添一個選項。


    盡管玻璃被認為是一種可回收的材料,但它經常不被回收。這可能是由于缺乏適當的回收設施,或者是由于玻璃廢料經常以許多碎片的形式出現,這些碎片太小,無法以實際的方式按顏色分類,分類過程是回收的硬性要求。

    根據新加坡國家環境局數據,去年的7.4萬噸玻璃垃圾中,僅13%被回收。新加坡南洋理工大學的研究人員為尋求非回收玻璃的用途,研究利用它來替代3D打印混凝土結構中常用的沙子。畢竟,玻璃是由二氧化硅制成的,而二氧化硅是沙子的一個主要成分。

    在他們的研究中,科學家們將玻璃廢料粉碎成五種不同的碎片尺寸--粗、中、細、超細和“月塵”--以取代通常作為混凝土骨料的沙子和礫石。然后他們將磨碎的玻璃與混凝土的其他兩種成分,即水泥和水結合起來?;旌衔镫S后通過現有的4軸龍門式機器人3D打印機的噴嘴被擠出,創造出一個40cm高的L形混凝土長凳。

    混凝土固化后,發現其強度與傳統的含沙混凝土相似。此外,研究人員指出,澆筑的混凝土在固化前沒有變形或塌陷,而且它的流動性足以輕松地流過打印機的噴嘴。

    此外,這種方法制造出來的沙子還有一個額外的好處,那就是不會吸收過多的水分,因為在制造混凝土的時候需要的水很少。

    這項研究的第一作者、新加坡南洋理工大學新加坡3D打印研究中心研究員陳元亨指出,目前建筑業使用的主要為河沙。它形成較慢,卻因為需求強勁而消耗過快,過度采砂也造成水質污染、河岸沖蝕等環境損害。全球沙子短缺已成為本世紀可持續發展的重大挑戰。

    新加坡南洋理工大學機械與宇航工程學院陳明任教授指出,新加坡本地更常見的是將玻璃垃圾升級再造(upcycle)成藝術品。沒有再循環的玻璃垃圾會焚燒后倒進垃圾埋置場,但玻璃碎片無法生物降解。新加坡南洋理工大學研究團隊首次證實,玻璃確實能代替沙子,由3D打印制成的混凝土凳子不僅結構扎實,也達到了商用標準。

    為達到2030年新加坡綠色發展藍圖所定下的目標,新加坡建設局去年將綠色建筑標志計劃修訂為BCA綠色建筑標志2021。其中,減少建筑物的隱含碳排放量,即制造建筑材料時以及建筑過程中所消耗的碳或能量,是考核范圍之一。

    研究團隊將與新加坡本地新創公司蘇打檸檬(Soda Lemon)合作,推廣這種3D打印的新型混凝土。

    該研究論文題為“Extrudable region parametrical study of 3D printable concrete using recycled glass concrete”,已發表在《建筑工程雜志》上。


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