就在不久前，上海的一家建筑公司用3D打印機建造了兩座建筑撮奏，一座是位于上海的1100平方米別墅俏讹，而另一座是位于蘇州的6層住宅樓，而后者也是目前世界上最高的3D打印建筑珠校。

近年來幸园，住宅工業(yè)化在國家政策的扶持下快速發(fā)展，一批批工業(yè)化住宅拔地而起络蟋，住宅工業(yè)化步入了發(fā)展的快車道谐绽，特別是信息技術(shù)的發(fā)展，推動著住宅工業(yè)化向自動化络跷、集成化绑僵、智能化發(fā)展谴眶。3D打印混凝土建筑的出現(xiàn)，充分展現(xiàn)了未來住宅工業(yè)化發(fā)展的美好前景池致，建筑產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)智能化制造并不是空中樓閣宰蘸，就在不久前，上海的一家建筑公司用3D打印機建造了兩座建筑剥犯，一座是位于上海的1100平方米別墅捂臣，而另一座是位于蘇州的6層住宅樓，而后者也是目前世界上最高的3D打印建筑邓星。

3D打印技術(shù)是一種先進的制造技術(shù)堡掏，其不受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)限制的特性決定了它在許多行業(yè)中都有足夠的用武之地。從另一個角度理解刨疼，3D打印也只是一種先進的制造技術(shù)泉唁，是一種工具。它本身作為產(chǎn)品的價值并不高揩慕，需要在行業(yè)應用中實現(xiàn)價值亭畜，是一個技術(shù)優(yōu)勢和用戶需求逐漸契合的過程。對于3D打印混凝土建筑來說漩绵，成本贱案、原材料和結(jié)構(gòu)安全是其未來發(fā)展的關(guān)鍵點。

3D打印混凝土結(jié)構(gòu)分析

目前3D打印混凝土建筑止吐，是將整個建筑進行模塊化設(shè)計宝踪，用3D打印機將建筑工業(yè)化模塊打印出來，最后運送到施工現(xiàn)場進行拼裝碍扔，因此其生產(chǎn)施工流程和PC構(gòu)件工業(yè)化住宅基本相同瘩燥。而不同之處在于，在這些3D打印的墻不同、板等模塊里面露揽，并沒有鋼筋，而是利用水泥和玻璃纖維結(jié)合提高整個混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度酵吴，從而實現(xiàn)用無筋混凝土結(jié)構(gòu)建造6層住宅屏部。

目前國內(nèi)住宅工業(yè)化PC結(jié)構(gòu)體系分為兩類，一類是全裝配式結(jié)構(gòu)律腊，一類是部分現(xiàn)澆部分裝配式結(jié)構(gòu)藐捉。如萬科研發(fā)裝配整體式住宅結(jié)構(gòu)體系，實際上是從日本引進過來辑蛔，它的梁氛玛、柱、剪力墻都是現(xiàn)澆昔主，作為承重結(jié)構(gòu)蹂勺；樓板為預制樓板加現(xiàn)澆疊合層半預制稻填；只有外墻、樓梯携帘、陽臺為全預制構(gòu)件恰壁。遠大住工的第五代集成住宅也與此類似。因而從國內(nèi)目前的情況看雏节，大部分都采用半預制結(jié)構(gòu)體系胜嗓，只有遠大的可持續(xù)建筑，采用全裝配式的鋼結(jié)構(gòu)建筑钩乍，全部是螺栓連接，一天可搭6層怔锌。各種新型裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系也在不斷地出現(xiàn)寥粹。

3D打印混凝土建筑，作為住宅工業(yè)化最前沿最頂端的技術(shù)埃元，就是要突破半預制結(jié)構(gòu)體系涝涤，采用全裝配結(jié)構(gòu)，甚至全過程3D打印岛杀，才能夠?qū)崿F(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)由傳統(tǒng)施工完全蛻變?yōu)橹圃鞓I(yè)的過程阔拳。除了基礎(chǔ)部分，未來甚至包括基礎(chǔ)全部采用3D打印类嗤，實現(xiàn)真正的智能化制造糊肠，并運用虛擬裝配技術(shù)。虛擬裝配是采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)遗锣，通過仿真模型在計算機上進行仿真裝配捌养，實現(xiàn)產(chǎn)品的工藝規(guī)劃、加工制造和現(xiàn)場裝配的最優(yōu)化方案宝猩。

對于3D打印的建筑模塊來說螃妨，采用無筋的結(jié)構(gòu)一方面是為了便于打印，另一方面也是為了實現(xiàn)3D打印混凝土模塊輕孙远、薄耐叽、強的優(yōu)勢，運用更多品種的混凝土打印出不同功能友熟、結(jié)構(gòu)的建筑模塊录抖。因而3D打印混凝土的原材料來源更廣泛、品種更繁多厅瘩，其凝結(jié)硬化和強度產(chǎn)生的機理也會突破傳統(tǒng)混凝土的理論范疇斗液，耐久性、安全性也有待研究論證紊尺。

隨著技術(shù)不斷發(fā)展彰晌，未來甚至將出現(xiàn)巨型3D打印機领姨，在現(xiàn)場打印出整棟建筑，類似雙龍門吊樣式的3D打印機主體結(jié)構(gòu)张弛，打印機可像塔吊一樣升降荒典，在最上面布置若干可變位置的桁條，每根桁條上設(shè)置一只打印頭吞鸭，根據(jù)面積大小布置十數(shù)只到數(shù)十只打印頭寺董。建筑豎向結(jié)構(gòu)可直接一層層往上打印，模塊化的結(jié)構(gòu)鋼筋在現(xiàn)場用吊車吊到上面進行焊接組裝刻剥，打印頭可采用類似古代夯土墻的工具一樣夾著鋼筋網(wǎng)一層一層往上堆疊混凝土遮咖。一旦這種巨型打印機出現(xiàn)，將會為整個商品混凝土行業(yè)帶來巨大的改變造虏，同時對于中小型的商品混凝土企業(yè)來說御吞，也是一個巨大的挑戰(zhàn)，這種用于3D打印的混凝土技術(shù)更加復雜漓藕、質(zhì)量要求更高陶珠。

3D打印混凝土的原材料探析

據(jù)公開資料披露，上海3D打印混凝土建筑采用的是玻璃纖維增強混凝土享钞，其特點是抗拉揍诽、抗彎和抗裂強度比普通混凝土高，韌性和抗沖擊性能也比普通混凝土有所提高泄楷，因而廣泛應用于建筑外墻板竖枚、天花板、隔墻板等非承重構(gòu)件梗擅，比如上海世博會法國館外表的白色混凝土網(wǎng)格慧菜，就是采用的玻璃纖維混凝土。

從現(xiàn)有的3D打印混凝土技術(shù)發(fā)展趨勢看意苞，未來普通混凝土在3D打印建筑原材料中所占的比例將會大幅下降祖匕，纖維混凝土、泡沫混凝土美域、輕骨料混凝土汪怒、水泥—樹脂基混凝土、聚合物混凝土茧纵、水玻璃混凝土等種類的混凝土將會得到更大規(guī)模應用杭厘，甚至可能出現(xiàn)新型材料混凝土。

3D打印混凝土與傳統(tǒng)混凝土有所不同郭销，由于3D打印沒有模板隶丁，它不但要滿足快速成型的要求，即從打印噴頭出來后快速凝結(jié)而向周圍流淌呕童；又要滿足層層混凝土之間的緊密連接漆际，而不至于產(chǎn)生冷縫淆珊，3D打印混凝土構(gòu)件或建筑才是渾然一體的；此外還要滿足混凝土在管道內(nèi)和噴頭內(nèi)自由流動而不堵塞管道和噴頭奸汇。這三點便要求3D打印混凝土與傳統(tǒng)混凝土有所不同施符，其原材料和質(zhì)量要求也不一樣。

從膠凝材料來看擂找，3D打印混凝土所使用的膠凝材料非常廣泛戳吝，是廣義上的混凝土，不是普通水泥混凝土贯涎。除了水泥听哭，樹指、水玻璃塘雳、石膏欢唾、地聚合物等都可以作為3D打印混凝土的膠凝材料，其中地聚合物因為快硬早強的特點粉捻，是比較適合3D打印混凝土使用的。

骨料阿钞，是混凝土中占比最大的材料杖荤，3D打印混凝土對骨料的要求比傳統(tǒng)混凝土更高。強度高篇张、密度小窥吮、顆粒形貌接近球型的骨料是最適合3D打印混凝土使用的，同時3D打印混凝土建筑是由一層一層的混凝土堆疊而成胀蹭，每一層混凝土都比較薄哗搏，加上3D打印機噴頭的結(jié)構(gòu)復雜，因而要求混凝土中的骨料粒徑比傳統(tǒng)混凝土更小见丘，骨料最大粒徑應在10mm以下酒危。顆粒級配、含泥量匀挪、有害物質(zhì)含量等指標要求更加嚴格败旋。這些都是由3D打印混凝土的特殊性所決定。

外加劑炎剿，在混凝土組成材料中占比最小仁连，但是卻顯著改善了混凝土的性能，3D打印混凝土要求工作性能更高阱穗，在管道內(nèi)具有優(yōu)異的流動性饭冬，同時從噴頭出來后又能在空氣中快速凝結(jié)，因而必然要求外加劑具有多種功能揪阶，必須是一種復合型的超塑化劑昌抠。另外患朱，3D打印混凝土所使用的材料復雜多樣，更要求其外加劑具有良好的適應性扰魂，形成3D打印專用麦乞。

住宅工業(yè)化和信息技術(shù)的發(fā)展，使得新的建筑形式應運產(chǎn)生劝评，這就是3D打印建筑姐直。3D打印建筑一項非常復雜的系統(tǒng)工程，很好地繼承了制造業(yè)流水線生產(chǎn)和智能化制造的思路蒋畜，徹底打破了建筑施工不能采用工業(yè)化生產(chǎn)的制約声畏，為建筑工業(yè)化發(fā)展提供了無限的可能。實現(xiàn)3D打印混凝土建筑是住宅工業(yè)化發(fā)展的必然趨勢姻成，是適應現(xiàn)代建筑技術(shù)發(fā)展的必要需求淤点，同時也是提高整個建筑行業(yè)技術(shù)水平和技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑。

3D打印混凝土技術(shù)的發(fā)展能盈，對商品混凝土行業(yè)既是一次機遇揉远，也是前所未有的挑戰(zhàn)。只有堅持技術(shù)創(chuàng)新接寥，緊跟建筑技術(shù)發(fā)展潮流衰件，才能在未來的商品混凝土市場競爭中贏得先機，獲得持續(xù)健康的發(fā)展季础。

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