科学者は、3Dプリントコンクリート構造物で一般的に使用される砂の代わりに廃ガラスを使用しています

出典: cnBeta.COM

コンクリートは非常に一般的な建築資材であるため、その主原料の一つである砂がますます不足しつつあるとニューアトラス誌は報じている。その結果、科学者たちは現在、埋め立て地に捨てられるはずだった砂の代わりにガラス廃棄物を使用する可能性を模索している。

ガラスはリサイクル可能な材料と考えられていますが、リサイクルされないこともよくあります。これは、適切なリサイクル施設が不足していること、またはガラス廃棄物が、リサイクルに必要な選別プロセスである色別選別が実際的な方法では不可能なほど小さい破片の形で発生することが多いことが原因である可能性があります。

シンガポールの南洋理工大学の研究者たちは、リサイクルされていないガラスの用途を模索しており、3Dプリントされたコンクリート構造物で一般的に使用される砂の代替品としての使用を研究している。結局のところ、ガラスは砂の主成分であるシリカでできています。

研究のため、科学者らはガラス廃棄物を5つの異なる破片サイズ（粗い、中くらい、細かい、極細、そして「月の塵」）に粉砕し、通常コンクリートの骨材として使われる砂と砂利の代わりとした。次に、粉砕したガラスをコンクリートの他の2つの材料であるセメントと水と混ぜ合わせました。

その後、混合物は既存の 4 軸ガントリーロボット 3D プリンターのノズルから押し出され、高さ 40cm の L 字型のコンクリートベンチが作成されました。コンクリートが硬化した後、その強度は砂を含んだ従来のコンクリートと同等であることが分かりました。さらに研究者らは、流し込まれたコンクリートは硬化前には変形したり崩壊したりせず、プリンターのノズルから容易に流れ出せるほど流動性があったと指摘した。

さらに、ガラスは砂のように水を吸収しないため、コンクリートを作るのに必要な水が少なくて済むという利点もあります。

「私たちの研究によると、3Dプリントコンクリートの砂の最大100％をリサイクルガラスで置き換えることができることが分かりました」と主任科学者アンドリュー・ティン氏は言う。「その結果、業界基準を満たす機械的強度を備えたコンクリートの作業台が完成しました。砂の採掘ペースが自然に補充されるペースをはるかに上回っていることを考えると、リサイクルガラスを建築や建設に使用する可能性はますます魅力的になっています。」

この研究は、最近「Journal of Construction Engineering」に掲載された論文に記載されています。

関連論文リンク: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104091

オーストラリアのディーキン大学の科学者による2019年の研究では、3Dプリントされていない従来の構造物でも砂の代わりにガラスを使用できることが示された。リヤド・アル・アメリ博士率いる研究者たちは、リサイクルできないさまざまなガラス片を粗い粉末に粉砕した。その後、彼らはこの粉末をポリマーコンクリートの骨材として、通常使用される砂の代わりに使用しました。ポリマーコンクリート自体は、セメントの結合剤としてポリマー樹脂の代わりとなり、防水床材などの用途によく使用されます。

ガラスベースのポリマーコンクリートは、従来の砂ベースのコンクリートよりもはるかに強力であることがわかりました。写真提供: ディーキン大学さらに、砂は採掘、洗浄、選別する必要があるため、すりガラスを使用することでコンクリート製造コストを削減できると判断されました。さらに、適切な砂の不足が予測されている一方で、未処理の古いガラスの在庫が依然として大量に残っています。

「この研究は、建設業界がポリマーコンクリート、そして将来的にはコンクリートの製造において砂の代替品としてガラスの可能性を認識する必要があるという証拠を提供している」とアル・アメリ氏は述べた。「世界経済フォーラムによると、世界的に建設業界は世界のGDPの6％を占めています。コンクリートは主要な建築資材であり、砂はその主成分の1つであるため、砂の代替品を見つけることは経済的に理にかなっています。」

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