Бетон — очень популярный строительный материал, настолько, что один из его ключевых ингредиентов — песок — становится все более дефицитным. Таким образом, ученые сейчас изучают возможность замены этого песка стеклянными отходами, которые в противном случае оказались бы на свалках.
Хотя стекло считается перерабатываемым материалом, оно довольно часто не перерабатывается. Это может быть связано с отсутствием должным образом оборудованных предприятий по переработке или с тем фактом, что стеклянные отходы часто имеют форму многочисленных фрагментов, которые слишком малы, чтобы их можно было сортировать по цвету практическим способом — этот процесс сортировки является обязательным условием для переработки.
В поисках применения непереработанному стеклу исследователи из Сингапурского технологического университета Наньян изучили возможность использования его в качестве замены песка, обычно используемого в бетонных конструкциях, напечатанных на 3D-принтере. В конце концов, стекло сделано из кремнезема, который является основным компонентом песка.
Для своего исследования ученые измельчили стеклянные отходы на фрагменты пяти различных размеров — крупные, средние, мелкие, сверхмелкие и «лунную пыль» — чтобы заменить песок и гравий, которые обычно служат заполнителем в бетоне. Затем это молотое стекло соединили с двумя другими ингредиентами бетона, цементом и водой.
Затем смесь экструдировали через сопло 4-осевого портального роботизированного 3D-принтера для создания L-образной бетонной скамьи высотой 40 см (15,8 дюйма). После затвердевания бетона было обнаружено, что его прочность аналогична традиционному пескосодержащему бетону. Кроме того, исследователи отметили, что залитый бетон не деформировался и не разрушился до затвердевания, а также был достаточно жидким, чтобы легко течь через сопло принтера.
В качестве дополнительного преимущества, поскольку стекло не поглощает столько воды, сколько песок, для изготовления бетона требовалось меньше воды.
«Наше исследование показало, что переработанное стекло можно использовать для замены до 100 процентов песка в бетоне для 3D-печати», — сказал ведущий ученый Эндрю Тинг. «Результатом является бетонная скамья с механической прочностью, соответствующей приемлемым промышленным стандартам. Учитывая, что песок эксплуатируется со скоростью, намного превышающей его естественное восполнение, перспектива использования переработанного стекла в строительстве становится все более привлекательной."
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в Journal of Building Engineering.
Исследование, проведенное в 2019 году учеными из Университета Дикина в Австралии, показало, что стекло также может заменить песок в более традиционных структурах, без применения 3D-принтеров.
Источник: https://newatlas.com/3d-printing/glass-sand-3d-printable-concrete/