Города будущего могут быть напечатаны на 3D-принтере

Города будущего могут быть напечатаны на 3D-принтере — с использованием бетона, изготовленного из переработанного стекла.

Бетон с 3D-печатью может привести к изменениям в архитектуре и строительстве. Поскольку его можно использовать для создания новых форм и форм, с которыми борются современные технологии, это может изменить многовековые процессы и процедуры, которые все еще используются для строительства зданий, что приводит к снижению затрат и экономии времени. Рекомендуем посмотреть — обои на рабочий стол космос .

Однако бетон оказывает значительное воздействие на окружающую среду. В настоящее время для удовлетворения ненасытного спроса на бетон в мире используется огромное количество природного песка, что сопряжено с большими экологическими издержками. В целом, строительная отрасль борется с устойчивостью. Это создает около 35% всех отходов на свалках в мире.

Наше новое исследование предлагает способ обуздать это влияние. Мы опробовали использование переработанного стекла в качестве компонента бетона для 3D-печати.

Бетон состоит из смеси цемента, воды и заполнителей, таких как песок. Мы опробовали замену до 100% заполнителя в смеси стеклом. Проще говоря, стекло производится из песка, его легко перерабатывать, и его можно использовать для изготовления бетона без какой-либо сложной обработки.

Спрос со стороны строительной отрасли также может помочь обеспечить переработку стекла. В 2018 году в США была переработана только четверть стекла, причем более половины отправилось на свалку.

Строительство лучше

Мы использовали коричневое содово-известковое стекло для напитков, полученное от местной компании по переработке отходов. Стеклянные бутылки сначала измельчали с помощью дробильной машины, а затем измельченные кусочки промывали, сушили, измельчали и просеивали. Полученные частицы были меньше квадратного миллиметра.

Затем измельченное стекло использовалось для изготовления бетона так же, как и песок. Мы использовали этот бетон для 3D-печати элементов стен и сборных строительных блоков, которые можно было бы собрать вместе, чтобы создать целое здание.

Серая бетонная конструкция
Оболочка здания, изготовленная с использованием процесса 3D-печати. Мехди Чоуганпредоставленный автором

При таком использовании отходы стекла могут обрести новую жизнь в качестве строительного материала.

Наличие стекла не только решает проблему отходов, но и способствует получению бетона с лучшими свойствами, чем у бетона, содержащего натуральный песок.

Теплопроводность натриево-известкового стекла – наиболее распространенного типа стекла, которое вы найдете в окнах и бутылках, – более чем в три раза ниже, чем у кварцевого заполнителя, который широко используется в бетоне. Это означает, что бетон, содержащий переработанное стекло, обладает лучшими изоляционными свойствами. Это может существенно снизить затраты, необходимые для охлаждения или обогрева летом или зимой.

Повышение устойчивости

Мы также внесли другие изменения в бетонную смесь, чтобы сделать ее более устойчивой в качестве строительного материала, в том числе заменили часть портландцемента известняковым порошком.

Портландцемент — ключевой компонент бетона, используемый для связывания других ингредиентов в смесь, которая будет затвердевать. Однако производство обычного портландцемента приводит к выделению значительного количества углекислого газа, а также других парниковых газов. На долю цементной промышленности приходится около 8% всех выбросов углекислого газа в окружающую среду.

Известняк менее опасен и оказывает меньшее воздействие на окружающую среду в процессе производства, чем портландцемент. Его можно использовать вместо обычного портландцемента в бетоне для 3D-печати без снижения качества смеси для печати.

3D-печатные слои элемента стены. Мехди Чоуганавтор предоставил

Мы также добавили легкие наполнители, изготовленные из крошечных полых термопластичных сфер, чтобы уменьшить плотность бетона. Это изменило теплопроводность бетона, снизив ее до 40% по сравнению с другим бетоном, используемым для 3D-печати. Это еще больше улучшило изоляционные свойства бетона и уменьшило количество требуемого сырья.

Используя технологию 3D-печати, мы можем просто разработать конструкцию стены на компьютере, преобразовать ее в простой код и отправить на 3D-принтер для сборки. 3D-принтеры могут работать 24 часа в сутки, сокращая количество образующихся отходов, а также повышая безопасность строительных рабочих.

Наше исследование показывает, что возможно сверхлегкое, хорошо изолированное 3D-здание – то, что может стать важным шагом в нашей миссии по достижению нулевой прибыли.

 

Опубликовано: 26 августа 2022 / Обновлено: 19 августа 2023