用当地土壤进行3D打印能提供混凝土的低碳替代品吗?第2部分

在不需要长途运输或碳密集型生产技术的情况下,一家研究实验室正在对当地土壤进行试验,可能提供一条更绿色的前进道路
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插图:Rae Scarfó

如果你认为化学家和文学类型是不同的种类,你一定不认识教授Banerjee Sarbajit。十几岁时,他“非常迷恋魔幻现实主义”,并发现“加布里埃尔García Márquez,萨尔曼·拉什迪等人非常鼓舞人心。”直到高中晚期,他才发现了对化学的热爱。

“这是非常面向第三种感知的。它是对称的,”班纳吉说。“这些是我在化学中最喜欢的部分——你知道,它们也反映在建筑中。”

在他德克萨斯农工大学的实验室里,就像Built最初描述的那样第1部分在这个由两部分组成的系列中,Banerjee和他的跨学科团队正在探索“材料化学、建筑科学和土木工程的交叉”。该团队正在发现“可以为建筑带来新功能的新材料的大量机会。”

给土坯一个千禧年的重新启动

该实验室的首要任务之一是找到一种混凝土的替代品,这种替代品可以采购、处理或更可持续地回收利用。“你知道,如果混凝土是一个国家,它将是世界上二氧化碳排放最多的五个国家之一,”班纳吉说。他认为增材制造能够创造出以前难以企及的复杂形式,是将这种替代产品推向市场的关键。

该实验室的研究重点是使用“后院粘土”——一种来自建筑工地附近的材料——经过一种叫做“地聚合”的过程来交联颗粒并制造承重复合材料。这是一个让我们在时间上同时后退和前进的想法,通过从古老的土坯结构中汲取灵感,但也询问化学如何重新启动这种建筑材料,赋予它类似于混凝土的属性和能力,并使它可以3D打印。

这种展开解决方案的增材制造组件有其自身的挑战。“当你打印材料时,你希望能够回来进行第二次加工,”Banerjee说。“在你放下一层的时候,材料必须准备好保持形状。“你必须能够想出可以固定或治愈的材料。它不会很快愈合,堵塞你的喷嘴,但它凝结得足够快,你可以放下下一层,继续建造。”

粘土、代码、合规

增材制造的使用也引入了新的法规遵从性、测试、质量控制和可重复性方面的要求。“做建筑上的东西相对容易,而不是结构上的,”班纳吉说。“一个拱门,一个façade,一个壁炉架。当你谈论承重梁时就变得更加困难,特别是结构变得更大。那就不仅仅是技术上的挑战了。这是一个监管挑战。”

这项研究有可能在完全不同的地方发挥作用,从月球到卡塔尔,在那里人们有兴趣探索用沙子建造房屋的可行性。班纳吉说:“我们正在尝试看看我们能把这个延伸到什么程度。”“我认为,一般来说,如果有粘土颗粒,如果有矿物,我们将能够想出某种配方,使我们可以把它们交联在一起,并把它们放在一起。我还不知道我们能不能在每种环境下建造。但是,希望我们有一个工具箱,我们可以开始理解在不同类型的环境中需要做什么。”

一个更强大的气候变化工具箱

该团队还在考虑这种创造建筑材料的新方法如何帮助建筑抵御气候变化的影响。

作为德克萨斯人,班纳吉的团队成员对飓风有丰富的经验,也熟悉干墙在洪水后发霉的速度。为了找到解决方案,团队再次着眼于过去和未来,这一次是在古罗马,在那里建造防水的石灰岩建筑是常见的。考虑到这一点,班纳吉的团队正在考虑如何将石灰元素整合到复合材料中。“这需要一种完全不同的弹性心态,”班纳吉说。“这是我们非常感兴趣的东西。”

Banerjee认为这些发展在短短五到10年内获得市场,他表示,公司已经表达了利用他的团队正在开发的材料。鉴于相对较短的时间范围,建筑师,工程师和建筑专业人士需要学会准备班次?

班纳吉说:“这将不会像往常一样,”而是会反映出“大量新化学物质将发挥作用”的影响。“我认为整个建筑领域最终将不得不对材料科学有更深刻的理解。”

是建筑与粘土大部分卷土重来吗?