盡管玻璃被認(rèn)為是一種可回收的材料，但它經(jīng)常不被回收。這可能是由于缺乏適當(dāng)?shù)幕厥赵O(shè)施，或者是由于玻璃廢料經(jīng)常以許多碎片的形式出現(xiàn)，這些碎片太小，無(wú)法以實(shí)際的方式按顏色分類(lèi)，分類(lèi)過(guò)程是回收的硬性要求。

根據(jù)新加坡國(guó)家環(huán)境局?jǐn)?shù)據(jù)，去年的7.4萬(wàn)噸玻璃垃圾中，僅13%被回收。新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員為尋求非回收玻璃的用途，研究利用它來(lái)替代3D打印混凝土結(jié)構(gòu)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(gè)主要成分。

在他們的研究中，科學(xué)家們將玻璃廢料粉碎成五種不同的碎片尺寸--粗、中、細(xì)、超細(xì)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(jié)合起來(lái)。混合物隨后通過(guò)現(xiàn)有的4軸龍門(mén)式機(jī)器人3D打印機(jī)的噴嘴被擠出，創(chuàng)造出一個(gè)40cm高的L形混凝土長(zhǎng)凳。

混凝土固化后，發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度與傳統(tǒng)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(méi)有變形或塌陷，而且它的流動(dòng)性足以輕松地流過(guò)打印機(jī)的噴嘴。

此外，這種方法制造出來(lái)的沙子還有一個(gè)額外的好處，那就是不會(huì)吸收過(guò)多的水分，因?yàn)樵谥圃旎炷恋臅r(shí)候需要的水很少。

這項(xiàng)研究的第一作者、新加坡南洋理工大學(xué)新加坡3D打印研究中心研究員陳元亨指出，目前建筑業(yè)使用的主要為河沙。它形成較慢，卻因?yàn)樾枨髲?qiáng)勁而消耗過(guò)快，過(guò)度采砂也造成水質(zhì)污染、河岸沖蝕等環(huán)境損害。全球沙子短缺已成為本世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)。

新加坡南洋理工大學(xué)機(jī)械與宇航工程學(xué)院陳明任教授指出，新加坡本地更常見(jiàn)的是將玻璃垃圾升級(jí)再造（upcycle）成藝術(shù)品。沒(méi)有再循環(huán)的玻璃垃圾會(huì)焚燒后倒進(jìn)垃圾埋置場(chǎng)，但玻璃碎片無(wú)法生物降解。新加坡南洋理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)首次證實(shí)，玻璃確實(shí)能代替沙子，由3D打印制成的混凝土凳子不僅結(jié)構(gòu)扎實(shí)，也達(dá)到了商用標(biāo)準(zhǔn)。

為達(dá)到2030年新加坡綠色發(fā)展藍(lán)圖所定下的目標(biāo)，新加坡建設(shè)局去年將綠色建筑標(biāo)志計(jì)劃修訂為BCA綠色建筑標(biāo)志2021。其中，減少建筑物的隱含碳排放量，即制造建筑材料時(shí)以及建筑過(guò)程中所消耗的碳或能量，是考核范圍之一。

研究團(tuán)隊(duì)將與新加坡本地新創(chuàng)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(fā)表在《建筑工程雜志》上。