未来的建筑可以用回收的玻璃完全3D打印出来

3D打印混凝土可能会导致建筑和施工的转变。因为它可以用来生产当前技术难以应付的新形状和形式，它可能会改变仍然用于建造建筑物的几个世纪的过程和程序，从而降低成本和节省时间。

然而，混凝土对环境有重大影响。目前，大量的天然砂被用来满足世界上对混凝土的贪婪需求，这对环境造成了巨大的损失。总的来说，建筑业正在努力实现可持续性。它创造了全球所有垃圾填埋场的35%左右。

我们的新研究提出了一种遏制这种影响的方法。我们已经试验了使用回收的玻璃作为3D打印的混凝土的成分。

混凝土是由水泥、水和骨料（如沙子）混合而成。我们试验了用玻璃取代混合料中高达100%的骨料。简单地说，玻璃是由沙子生产出来的，很容易回收，而且可以用来制造混凝土，不需要任何复杂的加工。

来自建筑业的需求也可以帮助确保玻璃被回收利用。2018年在美国，只有四分之一的玻璃被回收，超过一半的玻璃被填埋。

建设得更好

我们使用了从当地回收公司获得的棕色苏打-石灰饮料玻璃。玻璃瓶首先用粉碎机进行粉碎，然后将粉碎的碎片进行清洗、干燥、碾磨和筛分。得到的颗粒小于一毫米见方。

然后，粉碎的玻璃被用来制造混凝土，就像沙子一样。我们用这种混凝土来3D打印墙体元素和预制建筑块，它们可以被安装在一起，组成一个完整的建筑。

玻璃的存在不仅解决了废物问题，而且有助于开发出比含有天然砂子的混凝土更优越的性能。如果以这种方式使用，废玻璃可以作为建筑材料的一部分找到新的生命。

钠钙玻璃--最常见的玻璃类型，你可以在窗户和瓶子中找到--的导热性比石英骨料的导热性低三倍以上，而石英骨料在混凝土中被广泛地使用。这意味着含有回收玻璃的混凝土具有更好的绝缘性能。它们可以大大降低夏季或冬季制冷或取暖所需的费用。

提高可持续性

我们还对混凝土混合物做了其他改变，以使其作为建筑材料更具有可持续性，包括用石灰石粉取代部分波特兰水泥。

波特兰水泥是混凝土的一个关键成分，用于将其他成分结合在一起，形成一个可以硬化的混合物。然而，普通波特兰水泥的生产导致了大量二氧化碳以及其他温室气体的释放。水泥生产行业占环境中所有二氧化碳排放量的8%左右。

与波特兰水泥相比，石灰石在其生产过程中危害较小，对环境的影响也较小。它可以代替普通波特兰水泥用于3D打印的混凝土中，而不会降低打印混合物的质量。

我们还添加了轻质填料，由微小的空心热塑球体制成，以降低混凝土的密度。这改变了混凝土的导热性，与其他用于3D打印的混凝土相比，它减少了40%。这进一步改善了混凝土的绝缘性能，并减少了所需的原材料数量。

利用3D打印技术，我们可以在电脑上开发墙体结构，将其转换为简单的代码，并将其发送到3D打印机上进行施工。3D打印机可以每天24小时运行，减少产生的废物，以及增加建筑工人的安全。

我们的研究表明，超轻量级、隔热性能良好的3D建筑是可能的--这可能是我们实现净零排放任务的重要一步。

Seyed Ghaffar是伦敦布鲁内尔大学土木工程和环境材料专业的副教授；Mehdi Chougan是伦敦布鲁内尔大学的Marie Skłodowska-Curie研究员；Pawel Sikora是位于什切青的西波美拉尼亚理工大学土木工程和环境工程的副教授。