在過(guò)去的幾十年里，全球人口一直在穩(wěn)步增長(zhǎng)，這意味著房屋等建筑數(shù)量也在隨之攀升。住宿建設(shè)必不可少的是水泥產(chǎn)品(包括水泥和混凝土)，這是當(dāng)今使用最廣泛的資源之一。根據(jù)聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)事務(wù)部(人口司)進(jìn)行的預(yù)測(cè)未來(lái)幾年世界人口的研究報(bào)告顯示：到2060 年，這個(gè)星球上的人口預(yù)計(jì)將超過(guò)100億?？紤]到目前約占二氧化碳排放總量8%的水泥生產(chǎn)，建筑行業(yè)的排放量可能會(huì)進(jìn)一步增加。因此，由 Ankita Gangotra、Emanuela Del Gado 和 Joanna I. Lewis 組成的研究團(tuán)隊(duì)一直在研究使用水泥和相關(guān)材料進(jìn)行3D打印的可能性，他們都在美利堅(jiān)合眾國(guó)喬治城大學(xué)工作氣候保護(hù)。關(guān)于這個(gè)令人興奮的建筑行業(yè)水泥3D打印項(xiàng)目，您可以在發(fā)表在《Commun Eng》期刊上的題為“3D printing has untapped potential for climate mitigation in thecement sector”研究論文中找到進(jìn)一步信息。

　　二氧化碳對(duì)我們星球的威脅是一個(gè)日益嚴(yán)重的問(wèn)題，由于水泥的生產(chǎn)和使用在其中起著重要作用，因此需要3D打印等新興建造技術(shù)才能在水泥和混凝土供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)碳中和。研究人員在工作過(guò)程中一直致力于實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)的脫碳目標(biāo)。這意味著經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的改變，這應(yīng)該會(huì)減少碳排放。

　　△水泥3D打印(C3DP)的一個(gè)例子：奧地利的第一座3D打印建筑(圖片來(lái)源：PERI 3D Construction GmbH)

　　通過(guò)水泥 3D 打印可以保護(hù)氣候嗎?

　　我們知道，建筑領(lǐng)域的增材制造為我們節(jié)省了材料、時(shí)間和成本，還最大限度地減少了人力工作量，但在考慮氣候保護(hù)方面的可能性時(shí)，研究人員表示3D打印仍有很大潛力在水泥供應(yīng)鏈和后續(xù)建筑過(guò)程中， 3D打印的使用還可以持續(xù)減少溫室氣體排放。研究人員表示，在該供應(yīng)鏈的第一步中，這可能涉及生產(chǎn)新型低碳3D打印水泥混合物，這些水泥混合物已用其他膠凝材料增強(qiáng)。例如，這可能包括工業(yè)廢物，如飛灰或礦渣，但也可能包括自然形成的材料，例如粘土。研究論文中表示，地質(zhì)聚合物和來(lái)自傳統(tǒng)混凝土的回收材料等替代粘合劑也可用于此目的。所有這些更新用于后續(xù)3D打印的水泥混合物的因素都可以減少排放。

　　如果我們看看3D打印過(guò)程本身，減少材料浪費(fèi)等因素可以減少排放，因?yàn)?D打印只使用最終需要的材料量。在材料的可能性上可以看到進(jìn)一步的減排，其中一些材料可以從當(dāng)?shù)孬@得，這避免了資源必須長(zhǎng)途跋涉才能運(yùn)送，因此也可以減少排放。然而，除了所有這些有助于氣候保護(hù)的直接影響因素外，有害的環(huán)境影響也很重要，例如煙霧的形成、化石燃料的產(chǎn)生或富營(yíng)養(yǎng)化。但是，如果要將水泥3D打印用作實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的獨(dú)特方式，則需要嚴(yán)密控制。這些控制主要與3D打印期間的流動(dòng)特性有關(guān)，但也與打印層的合并有關(guān)。

　　3D 打印建筑的全球戰(zhàn)略

　　當(dāng)我們審視那些在建筑領(lǐng)域(包括水泥領(lǐng)域)優(yōu)先考慮3D打印的國(guó)家的國(guó)際戰(zhàn)略時(shí)，這篇研究論文與時(shí)俱進(jìn)的事實(shí)就很明顯了。例如，2021年1月，美國(guó)國(guó)防部決定進(jìn)一步發(fā)展增材制造，包括混凝土結(jié)構(gòu)中的3D打印?；诖?，他們強(qiáng)調(diào)了進(jìn)一步制定政策的緊迫性。2021年，迪拜設(shè)定了一個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)，即到2030年使用3D打印制造所有新建建筑的25%。在中國(guó)，政府對(duì)水泥3D打印的資助也有所增加，并用于幾個(gè)重大建設(shè)項(xiàng)目。

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