文章简介

同济大学陶亚欣、任强等在Materials Reports: Solidwaste and Ecomaterials期刊发表重磅综述（Waste-derived aggregates in 3D printable concrete: Current insights and future perspectives）。系统阐述了将建筑拆除垃圾、废弃人造材料、农林残余物及工业或合成骨料四类典型固体废物转化为3D打印混凝土用骨料的最新进展，可为推动建筑业绿色低碳转型与资源循环利用提供科学依据。

文章全面分析了废弃衍生骨料对混凝土关键性能的影响：骨料的颗粒形态、吸水性、化学相容性等显著影响新拌混凝土的流变与打印性能；其与水泥基体的相互作用会导致力学性能波动，且打印带来的各向异性和层间不连续性进一步增加了力学行为的复杂性；多孔和反应活性则易引起渗透性增加和耐久性退化，制约长期服役表现。该综述前瞻性地揭示了这类材料在功能梯度混凝土、抗冲击结构、碳捕获材料及磁响应系统等方向的应用潜力，充分展现出废弃衍生骨料结合3D打印技术可为混凝土带来的多功能化、结构功能一体化等优势。该综述可为废弃物高值化利用和数字化智能建造的深度融合指明发展方向，具有重要的学术价值与工程指导意义。

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Fig. 1 Influence of aggregate particle shape on the buildability of 3D printable concrete. As the proportion of angular particles increased from 0% to 100%, the number of successfully printed layers rose markedly.

Fig. 2 Computerized tomography scan of interlayer region in (a) 3D-printed mortar (3DPM) and (b) 3D-printed recycled aggregate concrete (3DPRAC).

Fig. 3Emerging applications of waste-derived aggregates in 3D printable concrete. Illustrated use cases include: (1) functionally graded concrete, (2) impact-resistant elements, (3) carbon capture through reactive aggregates, and (4) magneto-responsive materials. These applications demonstrate how tailored aggregate properties, combined with spatial control in 3D printing, can enable multifunctional and sustainability-driven concrete systems.

Fig. 4Schematic illustration of sound absorption mechanisms in 3D printed concrete incorporating rubber-based waste aggregates. Incident acoustic waves interact with the pore network and embedded rubber zones, where sound energy is dissipated through viscous flow, thermal effects from wave-wall collisions, and rubber damping.

收录卷次

2025年第1卷

引用格式

Y. Tao, Y. Zhang, M. K. Mohan, X. Dai, Q. Ren, A.V. Rahul. Waste-derived aggregates in 3D printable concrete: Current insights and future perspectives. Materials Reports: Solidwaste and  Ecomaterials, 2025, 1: 9520013. https://doi.org/10.26599/MRSE.2025.9520013.

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作者简介

陶亚欣，同济大学土木工程学院长聘副教授，博士生导师，上海市海外高层次人才计划，瑞士苏黎世联邦理工学院ETH Postdoc Fellow，比利时根特大学BOF Postdoc Fellow。研究方向为打印混凝土的水化与流变调控及其结构化应用，主持海外科研项目5项，发表SCI论文60余篇，其中第一作者或通讯作者30余篇，授权美国发明专利2项。现任RILEM多个技术委员会委员、亚洲混凝土联合会3D打印混凝土技术委员会委员和中国硅酸盐学会固废与生态材料分会3D打印学术委员会委员。

任强，同济大学特聘研究员，研究生导师，获同济大学材料科学与工程和比利时根特大学土木工程博士学位，入选上海市高层次人才计划、中国科协青年人才托举工程等，兼任中国材料研究学会绿色建材分会副秘书长、中国硅酸盐学会固废分会外加剂专委会秘书长等。主要研究方向为水泥基材料流变行为、混凝土减碳设计、极端环境建造等。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、中央高校基本科研业务费专项资金项目、博士后科学基金等项目，发表SCI论文50多篇，授权发明专利5项，参编标准5部，获中国建筑材料联合会·中国硅酸盐学会建筑材料科技进步一等奖/二等奖、中国公路建设行业协会科技进步一等奖、中国硅酸盐学会优秀博士论文奖等。

关于MRSE

Materials Reports: Solidwaste and Ecomaterials（《材料导报：固废与生态材料》，简称MRSE），2025年正式创刊，是《材料导报》期刊社创办的第二本英文姊妹刊，聚焦于固体废弃物处理与资源化利用及生态材料。由中国矿业大学（北京）王栋民教授担任创刊主编，香港理工大学Chi Sun Poon教授、深圳大学崔宏志教授、同济大学张祖华教授担任共同主编；由清华大学出版社SciOpen平台提供出版服务，采用开放获取出版模式。

报道范围 Scope

MRSE致力于报道各种固体废弃物的原创性研究和前沿应用，传播创新理念，助力建设绿色生态社会。期刊报道范围主要涉及（但不限于）： 

◆ Construction and demolition wastes（建筑及拆卸废物）

◆ Mining solid wastes（矿山固体废弃物）

◆ Coal combustion wastes（燃煤废物）

◆ Solid wastes from metallurgical industries（冶金工业产生的固体废物）

◆ Industrial hazardous solid wastes（工业危险固体废物）

◆ Solid wastes from biomass and renewable energy（生物质及新能源固废）

◆ Agriculture solid wastes（农业固体废弃物）

◆ Ecomaterials （生态材料）

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