Города будущего напечатанные на 3D-принтере с использованием бетона, изготовленного из переработанного стекла

Однако бетон оказывает значительное воздействие на окружающую среду. В настоящее время огромное количество природного песка используется для удовлетворения ненасытного мирового спроса на бетон, что дорого обходится окружающей среде. В целом строительная отрасль борется с устойчивостью окружающей среды, создавая около 35% всех отходов на свалках во всём мире.

Новое исследование предлагает способ обуздать это влияние. Учёные из Британии опробовали использование переработанного стекла в качестве компонента бетона для 3D-печати.

Бетон изготавливается из смеси цемента, воды и заполнителей, таких как песок. Специалисты попробовали заменить до 100% заполнителя в смеси стеклом. Проще говоря, стекло производится из песка, легко перерабатывается и может быть использовано для производства 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, тогда как более половины отправилось на свалку.

Более качественное строительство

Исследователи использовали коричневое натриево-известковое стекло из-под напитков, полученное от местной компании по переработке отходов. Стеклянные бутылки сначала измельчили ​​с помощью дробильной машины, а затем измельчённые кусочки промыли, посушили, измельчили ​​и просеяли. В итоге были получены частички меньше квадратного миллиметра.

Затем дробленое стекло использовалось для изготовления бетона так же, как и песок. учёные использовали этот бетон для 3D-печати элементов стен и сборных строительных блоков, которые можно было соединить вместе, чтобы построить целое здание.

При таком использовании отходы стекла могут обрести новую жизнь как часть строительного материала.

Наличие стекла не только решает проблему отходов, но и способствует получению бетона с превосходными свойствами по сравнению с бетоном, содержащим природный песок.

Теплопроводность натриево-известкового стекла — наиболее распространённого типа стекла, используемого для производства окон и бутылок, — более чем в 3 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 на охлаждение или обогрев летом или зимой.

Повышение устойчивости окружающей среды

Эксперты также внесли другие изменения в бетонную смесь, чтобы сделать её более экологичной в качестве строительного материала, в том числе заменили часть портландцемента известняковым порошком.

Портландцемент является ключевым компонентом бетона, используемым для связывания других ингредиентов в затвердевающую смесь. Однако производство обычного портландцемента приводит к выбросу 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 печатной смеси.

Учёные также добавили лёгкие наполнители, сделанные из крошечных полых термопластичных сфер, чтобы уменьшить плотность бетона. Это изменило теплопроводность бетона, снизив её на 40% по сравнению с другим бетоном, используемым для 3D-печати. Такой ход ещё больше улучшил изоляционные свойства бетона и уменьшил количество необходимого сырья.

Используя технологию 3D-печати, можно просто разработать структуру стены на компьютере, преобразовать её в простой код и отправить на 3D-принтер для изготовления. 3D-принтеры могут работать 24 часа в сутки, уменьшать количество производимых отходов, а также повышать безопасность строителей.

Данное исследование показывает, что сверхлёгкое трёхмерное здание с хорошей изоляцией возможно, и подобная технология может стать жизненно важным шагом в нашей миссии по достижению нулевого уровня выбросов.