澳大利亚工程师研发纸板夯土新型建材 助力建筑可持续
2025-09-23 09:48
来源:皇家墨尔本理工大学
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澳大利亚工程师研发出一种新型建筑材料——纸板夯土,其碳足迹约为混凝土的四分之一,还能减少进入垃圾填埋场的垃圾,相关研究发表在《结构》杂志上。

纸板约束夯土柱和碳纤维增强塑料约束夯土柱。图片来源:皇家墨尔本理工大学

这种创新材料完全由纸板、水和土壤组成,可重复使用和回收。仅在澳大利亚,每年就有超220万吨纸板和纸张被送往垃圾填埋场,同时,水泥和混凝土的生产约占全球年排放量的8%。此前,纸板曾用于新西兰基督城坂茂标志性的纸板大教堂等临时建筑和避难所。受此类设计启发,皇家墨尔本理工大学团队首次将夯土的耐用性与纸板的多功能性结合起来。

该研究主要作者、皇家墨尔本理工大学马嘉明博士表示,纸板夯土技术的开发是建筑行业向更可持续方向迈出的重大一步。现代夯土建筑会添加水泥压实土壤以增加强度,但考虑到夯土墙自然厚度,水泥使用量过大。而皇家墨尔本理工大学开发的纸板夯土无需水泥,碳足迹仅为混凝土的四分之一,成本不到混凝土的三分之一。马嘉明称,只需使用纸板、泥土和水,就能建造出足够坚固、可支撑低层建筑的墙壁,这项创新可能彻底改变建筑设计和施工,使用更易回收的当地材料,也反映了全球地球基础建筑的复兴。

纸板夯土可在施工现场通过手动或机器压实纸板模板内的土和水混合物来制作。该研究通讯作者、结构优化领域领先专家谢毅敏表示,这一进步可引领更精简、环保的建筑方法,建筑工人无需搬运数吨砖块、钢筋和混凝土,只需携带轻质纸板,几乎所有材料都可在现场获取,这将大大降低运输成本,简化物流并减少前期材料需求。

马嘉明说,用纸板封闭的夯土可能是偏远地区建筑的有效解决方案,如澳大利亚偏远地区盛产适合夯土建筑的红土。夯土建筑在炎热气候下是理想选择,其高热质量可自然调节室内温度和湿度,减少对机械冷却的需求和碳排放。

这种新材料的机械强度随纸板管厚度变化,团队已开发出强度设计公式,能弄清楚纸板厚度如何影响夯土强度,从而根据纸板厚度测量强度。在由马嘉明领导并发表在《复合结构》上的另一项研究中,碳纤维与夯土结合,证明其强度与高性能混凝土相当。

目前,马嘉明和他的团队准备与各行业合作,进一步开发这种新材料,推动其广泛应用。

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