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首页 > 资讯中心玻璃开发新(xīn)型环保青岛3D打印混凝土
发布时间：2021-12-05
浏览人次：641次
RMIT大學(xué)的研究人员开发了一种新(xīn)的环保3D可(kě)打印混凝土材料，该材料使用(yòng)回收玻璃作為(wèi)骨料。
传统的混凝土配方往往依赖天然河砂作為(wèi)主要成分(fēn)，但这种资源正逐渐成為(wèi)稀缺商(shāng)品，其使用(yòng)往往会对环境产生破坏性影响。通过选择回收玻璃颗粒，RMIT 团队相信其工作可(kě)以在建筑领域传播循环经济原则，将3D打印和可(kě)持续混凝土生产的好处联系起来。
有(yǒu)趣的是，该团队还研究了玻璃颗粒对混凝土抗弯强度和裂纹扩展特性的影响。他(tā)们确定，这种新(xīn)型配方实际上也可(kě)以在机械性能(néng)方面提供好处，具體(tǐ)取决于3D打印的方向。
由 RMIT 创建的3D打印混凝土结构
用(yòng)再生玻璃代替河沙
要制造混凝土，您需要混合波特兰水泥、水和几种骨料，例如沙子和砾石。骨料是至关重要的，因為(wèi)它们充当混凝土混合物(wù)的粘合剂。没有(yǒu)它们，水基水泥混合物(wù)不能(néng)很(hěn)好地保持并且不适合建筑应用(yòng)。骨料还可(kě)以作為(wèi)混合物(wù)的填料，减少混凝土的孔隙率，以获得更坚固的产品。
建筑中使用(yòng)最广泛的骨料之一是天然河砂，它是从河床和河岸中提取的。尽管市场上很(hěn)容易买到，但过度使用(yòng)河沙会对生活在河流中和河流周围的当地生态系统造成极其破坏性的后果。
RMIT 团队认為(wèi)，更可(kě)持续的混凝土 3D 打印方法在于使用(yòng)回收玻璃代替，因為(wèi)玻璃的化學(xué)成分(fēn)和物(wù)理(lǐ)特性与原砂相似。根据美國(guó)环境保护署的数据，我们人类每年产生数百万吨的玻璃垃圾——将其中的一部分(fēn)重新(xīn)用(yòng)于建筑行业，可(kě)以显着减少垃圾填埋场垃圾。
如果要用(yòng)于承重应用(yòng)，传统的混凝土混合物(wù)需要砾石和沙子作為(wèi)骨料
玻璃掺量对混凝土性能(néng)的影响
那么RMIT的玻璃基混合物(wù)如何与传统混凝土相抗衡呢(ne)？该团队准备了五种不同的玻璃填充混合物(wù)，其中玻璃与沙子的比例不同，并使用(yòng)每种配方 3D 打印了一组混凝土试样。
结构的弯曲强度通过三点弯曲试验表征，而 X 射線(xiàn)显微计算机断层扫描和扫描電(diàn)子显微镜 (SEM) 用(yòng)于评估试样的微观结构，这使团队能(néng)够分(fēn)析后测试样本中的孔径分(fēn)布和裂纹扩展路径。
结果表明，首先，回收玻璃颗粒的整合增加了3D打印样品的孔隙率。使用(yòng)粗玻璃颗粒比使用(yòng)细玻璃颗粒更明显。使用(yòng) X 射線(xiàn)成像，研究人员能(néng)够证明裂纹扩展的主要成分(fēn)是空隙中玻璃颗粒的存在。
尽管如此，添加玻璃颗粒后，3D 打印样品的弯曲强度实际上增加了 25% 至 33%，但仅限于梁跨度与打印方向垂直时。当梁跨度和打印方向平行时，发现玻璃颗粒使弯曲强度降低 8% 到 20%。
因此，RMIT团队确定，只要仔细控制打印方向，再生玻璃可(kě)以用(yòng)作河砂的合适替代品，用(yòng)于可(kě)持续混凝土 3D 打印。
该研究的更多(duō)细节可(kě)以在题為(wèi)“使用(yòng)再生玻璃的 3D 打印混凝土：玻璃级配对弯曲强度和微观结构的影响”的论文(wén)中找到。
传统的混凝土配方往往依赖天然河砂作為(wèi)主要成分(fēn)，但这种资源正逐渐成為(wèi)稀缺商(shāng)品，其使用(yòng)往往会对环境产生破坏性影响。通过选择回收玻璃颗粒，RMIT 团队相信其工作可(kě)以在建筑领域传播循环经济原则，将3D打印和可(kě)持续混凝土生产的好处联系起来。
有(yǒu)趣的是，该团队还研究了玻璃颗粒对混凝土抗弯强度和裂纹扩展特性的影响。他(tā)们确定，这种新(xīn)型配方实际上也可(kě)以在机械性能(néng)方面提供好处，具體(tǐ)取决于3D打印的方向。
由 RMIT 创建的3D打印混凝土结构
用(yòng)再生玻璃代替河沙
要制造混凝土，您需要混合波特兰水泥、水和几种骨料，例如沙子和砾石。骨料是至关重要的，因為(wèi)它们充当混凝土混合物(wù)的粘合剂。没有(yǒu)它们，水基水泥混合物(wù)不能(néng)很(hěn)好地保持并且不适合建筑应用(yòng)。骨料还可(kě)以作為(wèi)混合物(wù)的填料，减少混凝土的孔隙率，以获得更坚固的产品。
建筑中使用(yòng)最广泛的骨料之一是天然河砂，它是从河床和河岸中提取的。尽管市场上很(hěn)容易买到，但过度使用(yòng)河沙会对生活在河流中和河流周围的当地生态系统造成极其破坏性的后果。
RMIT 团队认為(wèi)，更可(kě)持续的混凝土 3D 打印方法在于使用(yòng)回收玻璃代替，因為(wèi)玻璃的化學(xué)成分(fēn)和物(wù)理(lǐ)特性与原砂相似。根据美國(guó)环境保护署的数据，我们人类每年产生数百万吨的玻璃垃圾——将其中的一部分(fēn)重新(xīn)用(yòng)于建筑行业，可(kě)以显着减少垃圾填埋场垃圾。
如果要用(yòng)于承重应用(yòng)，传统的混凝土混合物(wù)需要砾石和沙子作為(wèi)骨料
玻璃掺量对混凝土性能(néng)的影响
那么RMIT的玻璃基混合物(wù)如何与传统混凝土相抗衡呢(ne)？该团队准备了五种不同的玻璃填充混合物(wù)，其中玻璃与沙子的比例不同，并使用(yòng)每种配方 3D 打印了一组混凝土试样。
结构的弯曲强度通过三点弯曲试验表征，而 X 射線(xiàn)显微计算机断层扫描和扫描電(diàn)子显微镜 (SEM) 用(yòng)于评估试样的微观结构，这使团队能(néng)够分(fēn)析后测试样本中的孔径分(fēn)布和裂纹扩展路径。
结果表明，首先，回收玻璃颗粒的整合增加了3D打印样品的孔隙率。使用(yòng)粗玻璃颗粒比使用(yòng)细玻璃颗粒更明显。使用(yòng) X 射線(xiàn)成像，研究人员能(néng)够证明裂纹扩展的主要成分(fēn)是空隙中玻璃颗粒的存在。
尽管如此，添加玻璃颗粒后，3D 打印样品的弯曲强度实际上增加了 25% 至 33%，但仅限于梁跨度与打印方向垂直时。当梁跨度和打印方向平行时，发现玻璃颗粒使弯曲强度降低 8% 到 20%。
因此，RMIT团队确定，只要仔细控制打印方向，再生玻璃可(kě)以用(yòng)作河砂的合适替代品，用(yòng)于可(kě)持续混凝土 3D 打印。
该研究的更多(duō)细节可(kě)以在题為(wèi)“使用(yòng)再生玻璃的 3D 打印混凝土：玻璃级配对弯曲强度和微观结构的影响”的论文(wén)中找到。