使用挖掘土壤开发可3D打印的稳定土基建筑材料:评估新鲜和硬化的特性
Prabhath Ranjan Kumar Soda1, Ashutosh Dwivedi1, Sahana C M1
1Centre for Sustainable Technologies, Indian Institute of Science, Bangalore 560012, India.
The Science of the total environment
|March 15, 2024
概括
这项研究表明,挖掘土壤可以作为3D打印建筑材料中天然沙子的可持续替代品. 利用土壤显著提高了可打印性和可建造性,为建筑提供了更绿色的方法.
科学领域:
- 建筑材料科学 建筑材料科学
- 可持续建筑 可持续建筑
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 建筑和拆除 (C&D) 废物,特别是挖掘土壤,对处置提出了重大挑战.
- 天然沙是有限的资源,其开采对环境产生了相当大的影响.
- 建筑中的3D打印为资源效率和新的建筑设计提供了潜力.
研究的目的:
- 开发和描述可3D打印的稳定土基材料,使用挖掘土壤作为部分替代天然沙子.
- 评估普通波特兰水泥 (OPC) 和OPC与地面颗粒高炉渣 (GGBS) 的组合作为粘合剂系统的影响.
- 评估开发的基于土壤的混合物的压力强度,多孔性,湿度敏感性和可打印性.
主要方法:
- 挖掘土壤 (42.5%的粘土) 用来取代混凝土混合物中25%和50%的天然沙子.
- 测试了两个绑定系统:单独OPC和OPC与30%GGBS替代物的混合物.
- 评估的属性包括表面粘度,流量保留,塑料粘度,形状保留,可建性,多孔性,压力强度和湿度敏感性.
主要成果:
- 与基于沙子的混合物相比,基于土壤的混合物表现出优越的挤出质量,粘度较低,流量保留率更高.
- 添加GGBS增强了形状保留和可建造性,允许结构高达1.2米.
- 虽然较高的粘土含量增加了孔隙性和压力强度降低,但OPC-GGBS混合物显著改善了耐湿性.
- 获得的28天湿压强度在14-25MPa之间.
结论:
- 挖掘土壤是3D打印建筑的可行和可持续材料,减少了对天然沙子和OPC的依赖.
- 粘合剂系统显著影响性能,OPC-GGBS混合物提供了增强的耐用性和防潮性.
- 这项研究为利用C&D废物在建筑环境中的环保增材制造提供了一条途径.
