3D 打印的大麻混凝土能否取代傳統(tǒng)使用的混凝土？

2022年8月12日，南極熊獲悉，德克薩斯 A&M 大學(xué)助理教授 Petros Sideris 和他的團(tuán)隊計劃采用大麻混凝土3D打印解決美國住房危機(jī)，并對這種解決方案的可行性和可持續(xù)性展開研究。

Petros Sideris 是德克薩斯 A&M 大學(xué) Zachry 土木與環(huán)境工程系的助理教授。五年多前，他開始研究建筑 3D 打印作為傳統(tǒng)建筑的替代方案，他的研究重點(diǎn)是混凝土 3D 打印結(jié)構(gòu)以及它們在服役條件和在地震等極端事件下的性能。起初，他還沒有開始研究 3D 打印大麻混凝土的潛力。在他對混凝土結(jié)構(gòu)廣泛領(lǐng)域的研究中，Petros Sideris 進(jìn)行了大規(guī)模的結(jié)構(gòu)測試、結(jié)構(gòu)的計算建模和材料級別的建模。

當(dāng)他第一次聽說建筑 3D 打印時，他最開始持懷疑態(tài)度：“我并不是說我認(rèn)為它行不通，我是說它沒有那么受歡迎。從那時起，人們對該領(lǐng)域的興趣幾乎呈指數(shù)級增長。自 90 年代以來就有這個想法，我們甚至在網(wǎng)上找到了一些在 30 年代完成的作品�！�

然而，在近一周的了解后，Petros Sideris改變了態(tài)度：“我覺得在自動化方面有很大的潛力。如果您更詳細(xì)地研究這一點(diǎn)，您會發(fā)現(xiàn)建筑行業(yè)可能是經(jīng)濟(jì)中自動化程度最低的行業(yè)，不僅在美國，而且在全球范圍內(nèi)。那里有巨大的自動化潛力，而 3D 打印在這個方向上做得很好。然后它與解決一些重大問題的努力非常吻合，例如，住房問題，我們在美國所說的住房危機(jī)，這可能也是幾個國家的問題。我就是這樣開始看到了價值，然后我深入其中了解�！�

助理教授PetrosSideris

Petros Sideris 研究的總體思路是，美國和世界上許多國家對住房的需求不斷增加。僅在美國，聯(lián)邦住房貸款抵押公司 (Freddie Mac) 最近估計該國需要超過 380 萬套新房。與此同時，體力勞動、建筑勞動力正在減少�？紤]到這一點(diǎn)——目前的施工實(shí)踐狀態(tài)極不可能滿足這些需求。

這就是對自動化和替代建筑技術(shù)需求的價值所在。3D 打印，由于其自動化的模式、只需要很少的操作員工，是解決這個問題的近乎完美的解決方案。然而，將傳統(tǒng)材料與這種更現(xiàn)代的技術(shù)結(jié)合使用并不理想，例如，混凝土不是一種可持續(xù)和環(huán)保的材料。

Petros Sideris 表示：“您可能知道，混凝土不是一種非常環(huán)保的材料。它伴隨著大量的碳排放，所以這是個大問題。我們的項目試圖做的是將這兩個想法結(jié)合起來。一種是建筑 3D 打印，我會說這是一種更環(huán)保的建筑過程，原因有兩個：你不再需要騰出地方放置混凝土，只需要直接打印建造，而且你不再需要模板，這種東西只會使用幾次然后扔掉。因此，這是流程本身的兩個主要好處�，F(xiàn)在我們嘗試將這一過程與可持續(xù)材料結(jié)合起來。這種可持續(xù)材料是大麻混凝土。大麻本身對我們來說是一種非常有吸引力的建筑材料，因?yàn)樗�本質(zhì)上具有負(fù)碳足跡——它可以吸收大量的二氧化碳。我們在這個項目中嘗試做的是使用大麻混凝土進(jìn)行打印。這是一個巨大的挑戰(zhàn)。第二個挑戰(zhàn)是團(tuán)隊設(shè)計的結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上符合規(guī)范，并且在能源性能方面也符合規(guī)范。因此，我們嘗試重新思考如何使用這種材料設(shè)計結(jié)構(gòu)。我們還將努力最終得到一個在其使用壽命內(nèi)實(shí)現(xiàn)凈碳負(fù)排放的整個結(jié)構(gòu)。”

圖片來源：Petros Sideris

隨著時間的推移，該團(tuán)隊還將研究這些結(jié)構(gòu)的性能。如果一個結(jié)構(gòu)從表面上看本身是可持續(xù)的，但由于颶風(fēng)的破壞需要每隔幾年更換或修復(fù)一次，那么它就不是真正的可持續(xù)。為了證明這一假設(shè)，團(tuán)隊必須在可持續(xù)性和復(fù)原力之間找到和諧的平衡，并研究兩者如何相互影響。

關(guān)于將大麻植物變成大麻混凝土的過程，Petros Sideris 指出他們重新審視植物的其他作用：“我們正在考慮使用大麻纖維，也在尋找一些更具創(chuàng)新性的方法，例如大麻粉。我們正在研究如何使用這些材料來獲得可打印且同時對環(huán)境友好的混合設(shè)計。”

作為研究項目的一部分，該團(tuán)隊將探索這種建筑技術(shù)的可行性和可持續(xù)性。在團(tuán)隊與能源部敲定細(xì)節(jié)后，正式研究預(yù)計將于今年 9 月開始，最早可能的結(jié)果將在兩年后公布。