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3D資訊
首頁 > 資訊中心玻璃開發(fā)新型環(huán)保青島3D打印混凝土
發(fā)布時間：2021-12-05
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RMIT大學的研究人員開發(fā)了一種新的環(huán)保3D可打印混凝土材料，該材料使用回收玻璃作為骨料。
傳統(tǒng)的混凝土配方往往依賴天然河砂作為主要成分，但這種資源正逐漸成為稀缺商品，其使用往往會對環(huán)境產生破壞性影響。通過選擇回收玻璃顆粒，RMIT 團隊相信其工作可以在建筑領域傳播循環(huán)經濟原則，將3D打印和可持續(xù)混凝土生產的好處聯系起來。
有趣的是，該團隊還研究了玻璃顆粒對混凝土抗彎強度和裂紋擴展特性的影響。他們確定，這種新型配方實際上也可以在機械性能方面提供好處，具體取決于3D打印的方向。
由 RMIT 創(chuàng)建的3D打印混凝土結構
用再生玻璃代替河沙
要制造混凝土，您需要混合波特蘭水泥、水和幾種骨料，例如沙子和礫石。骨料是至關重要的，因為它們充當混凝土混合物的粘合劑。沒有它們，水基水泥混合物不能很好地保持并且不適合建筑應用。骨料還可以作為混合物的填料，減少混凝土的孔隙率，以獲得更堅固的產品。
建筑中使用最廣泛的骨料之一是天然河砂，它是從河床和河岸中提取的。盡管市場上很容易買到，但過度使用河沙會對生活在河流中和河流周圍的當地生態(tài)系統(tǒng)造成極其破壞性的后果。
RMIT 團隊認為，更可持續(xù)的混凝土 3D 打印方法在于使用回收玻璃代替，因為玻璃的化學成分和物理特性與原砂相似。根據美國環(huán)境保護署的數據，我們人類每年產生數百萬噸的玻璃垃圾——將其中的一部分重新用于建筑行業(yè)，可以顯著減少垃圾填埋場垃圾。
如果要用于承重應用，傳統(tǒng)的混凝土混合物需要礫石和沙子作為骨料
玻璃摻量對混凝土性能的影響
那么RMIT的玻璃基混合物如何與傳統(tǒng)混凝土相抗衡呢？該團隊準備了五種不同的玻璃填充混合物，其中玻璃與沙子的比例不同，并使用每種配方 3D 打印了一組混凝土試樣。
結構的彎曲強度通過三點彎曲試驗表征，而 X 射線顯微計算機斷層掃描和掃描電子顯微鏡 (SEM) 用于評估試樣的微觀結構，這使團隊能夠分析后測試樣本中的孔徑分布和裂紋擴展路徑。
結果表明，首先，回收玻璃顆粒的整合增加了3D打印樣品的孔隙率。使用粗玻璃顆粒比使用細玻璃顆粒更明顯。使用 X 射線成像，研究人員能夠證明裂紋擴展的主要成分是空隙中玻璃顆粒的存在。
盡管如此，添加玻璃顆粒后，3D 打印樣品的彎曲強度實際上增加了 25% 至 33%，但僅限于梁跨度與打印方向垂直時。當梁跨度和打印方向平行時，發(fā)現玻璃顆粒使彎曲強度降低 8% 到 20%。
因此，RMIT團隊確定，只要仔細控制打印方向，再生玻璃可以用作河砂的合適替代品，用于可持續(xù)混凝土 3D 打印。
該研究的更多細節(jié)可以在題為“使用再生玻璃的 3D 打印混凝土：玻璃級配對彎曲強度和微觀結構的影響”的論文中找到。
傳統(tǒng)的混凝土配方往往依賴天然河砂作為主要成分，但這種資源正逐漸成為稀缺商品，其使用往往會對環(huán)境產生破壞性影響。通過選擇回收玻璃顆粒，RMIT 團隊相信其工作可以在建筑領域傳播循環(huán)經濟原則，將3D打印和可持續(xù)混凝土生產的好處聯系起來。
有趣的是，該團隊還研究了玻璃顆粒對混凝土抗彎強度和裂紋擴展特性的影響。他們確定，這種新型配方實際上也可以在機械性能方面提供好處，具體取決于3D打印的方向。
由 RMIT 創(chuàng)建的3D打印混凝土結構
用再生玻璃代替河沙
要制造混凝土，您需要混合波特蘭水泥、水和幾種骨料，例如沙子和礫石。骨料是至關重要的，因為它們充當混凝土混合物的粘合劑。沒有它們，水基水泥混合物不能很好地保持并且不適合建筑應用。骨料還可以作為混合物的填料，減少混凝土的孔隙率，以獲得更堅固的產品。
建筑中使用最廣泛的骨料之一是天然河砂，它是從河床和河岸中提取的。盡管市場上很容易買到，但過度使用河沙會對生活在河流中和河流周圍的當地生態(tài)系統(tǒng)造成極其破壞性的后果。
RMIT 團隊認為，更可持續(xù)的混凝土 3D 打印方法在于使用回收玻璃代替，因為玻璃的化學成分和物理特性與原砂相似。根據美國環(huán)境保護署的數據，我們人類每年產生數百萬噸的玻璃垃圾——將其中的一部分重新用于建筑行業(yè)，可以顯著減少垃圾填埋場垃圾。
如果要用于承重應用，傳統(tǒng)的混凝土混合物需要礫石和沙子作為骨料
玻璃摻量對混凝土性能的影響
那么RMIT的玻璃基混合物如何與傳統(tǒng)混凝土相抗衡呢？該團隊準備了五種不同的玻璃填充混合物，其中玻璃與沙子的比例不同，并使用每種配方 3D 打印了一組混凝土試樣。
結構的彎曲強度通過三點彎曲試驗表征，而 X 射線顯微計算機斷層掃描和掃描電子顯微鏡 (SEM) 用于評估試樣的微觀結構，這使團隊能夠分析后測試樣本中的孔徑分布和裂紋擴展路徑。
結果表明，首先，回收玻璃顆粒的整合增加了3D打印樣品的孔隙率。使用粗玻璃顆粒比使用細玻璃顆粒更明顯。使用 X 射線成像，研究人員能夠證明裂紋擴展的主要成分是空隙中玻璃顆粒的存在。
盡管如此，添加玻璃顆粒后，3D 打印樣品的彎曲強度實際上增加了 25% 至 33%，但僅限于梁跨度與打印方向垂直時。當梁跨度和打印方向平行時，發(fā)現玻璃顆粒使彎曲強度降低 8% 到 20%。
因此，RMIT團隊確定，只要仔細控制打印方向，再生玻璃可以用作河砂的合適替代品，用于可持續(xù)混凝土 3D 打印。
該研究的更多細節(jié)可以在題為“使用再生玻璃的 3D 打印混凝土：玻璃級配對彎曲強度和微觀結構的影響”的論文中找到。
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