Города будущего будут печатать с использованием переработанного оконного стекла

Фото: Softkill Design. Трехмерная печать с применением стеклосодержащего бетона может привести к изменениям в архитектуре и строительстве

Города будущего могут быть напечатаны на 3D-принтере с использованием бетона, изготовленного из переработанного оконного стекла. Трехмерная печать с применением стеклосодержащего бетона может привести к серьёзным изменениям в архитектуре и строительстве. Поскольку его можно использовать для создания новых форм и конструкций, к чему стремятся современные технологии, это может трансформировать вековые процессы и процедуры, которые до сих пор применяются для строительства зданий, что приведет к снижению затрат и экономии времени. Какие ещё преимущества даст инновационный метод 3D-печати, – рассмотрим в материале tybet.ru.

Ученые из Лондонского университета Брунеля (Brunel University London) и Технического университета Берлина (TU Berlin) создали метод превращения бетона с помощью 3D-печати в более прочный и устойчивый материал для строительства. Предложенный ими метод заключается в замене части песка в цементе, используемом для производства бетона, переработанным стеклом, пластиковыми наполнителями и известняком. Благодаря этому исследователям удалось существенно улучшить теплопроводность и прочность цемента.

Оконное стекло не будет складироваться на свалке

В целом, сегодняшняя строительная отрасль не способствует устойчивому развитию, а скорее борется с ним. Она создает около 35% всех отходов на свалках во всем мире. При этом 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.

«Наше новое исследование предлагает способ обуздать это влияние. Мы пробовали использовать переработанное стекло в качестве компонента бетона для 3D-печати. Бетон состоит из смеси цемента, воды и заполнителей, таких как песок. Мы 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», – пояснили учёные.

В результате применения данного метода 3D-печати зданий спрос со стороны строительной отрасли также может помочь обеспечить более полноценный рециклинг стекла. К примеру, в 2018 году в США была переработана только четверть стеклобоя, а более половины отправилось на свалку.

Рекомендуем прочесть: Строительные материалы будущего изменят оконную индустрию

Улучшится качество строительства

Учёные в своём эксперименте использовали коричневое известково-натриевое стекло для напитков, полученное от местной компании по переработке. Стеклянные бутылки сначала измельчали с помощью дробильной машины, а затем измельченные кусочки промывали, сушили, измельчали и просеивали. Полученные частицы были меньше квадратного миллиметра. Затем дробленое стекло использовалось для изготовления бетона точно так же, как и песок. Этот бетон применяли для 3D-печати элементов стен и сборных строительных блоков, которые можно было соединить вместе, чтобы построить целое здание.

Фото: Mehdi Chougan. Стеновой элемент из стеклосодержащего бетона, напечатанный на 3D-принтере

При таком использовании стеклянные отходы могут обрести новую жизнь как часть строительного материала. Наличие стекла не только решает проблему скопления отходов на свалках, но и способствует получению бетона с превосходными свойствами по сравнению с бетоном, содержащим природный песок.

«Теплопроводность известково-натриевого стекла – наиболее распространенного типа стекла, используемого в производстве окон и бутылок, – 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. Такие стеновые конструкции могли бы существенно снизить затраты, необходимые для охлаждения или обогрева в летнее и зимнее время. В конечном итоге это может быть использовано для создания зданий с лучшей изоляцией в будущем», – подчеркнули учёные.

Рекомендуем прочесть: «Напечатанные» окна на 3D-принтере становятся реальностью

Повышение экологичности и уменьшение количества сырья

Исследователи также внесли другие изменения в бетонную смесь, чтобы сделать ее более устойчивой в качестве строительного материала, в том числе заменили часть портландцемента известняковой пудрой.

«Портландцемент является ключевым компонентом бетона, используемым для связывания других ингредиентов в смесь, которая будет затвердевать. 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», – утверждают учёные.

Фото: Sand Babel. Небоскребы на солнечной энергии, напечатанные на 3D-принтере

Также, чтобы уменьшить плотность бетона, было решено добавить в смесь легкие наполнители, сделанные из крошечных полых термопластичных сфер. Это изменило теплопроводность бетона, снизив ее на 40% по сравнению с другим бетоном, используемым для 3D-печати. Это еще больше улучшило изоляционные свойства стеклосодержащего бетона и уменьшило количество необходимого сырья.

«Используя данную технологию 3D-печати, мы можем просто разработать структуру стены на компьютере, преобразовать ее 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. Наше исследование показывает, что сверхлегкое трехмерное здание с хорошей теплоизоляцией возможно, и это может стать жизненно важным шагом в нашей миссии по достижению нулевого уровня выбросов», – резюмировали учёные.

Рекомендуем прочесть: Оцифровка оконной индустрии: области применения

Подготовлено пресс-центром tybet.ru/WinAwards по материалам igsmag.com.

Размещение и использование (полностью или частично) данного материала допускается только при наличии активной гиперссылки на tybet.ru