3D打印建筑的关键—混疑土

3D打印技术是一种先进的制造技术，其不受产品结构限制的特性决定了它在许多行业中都有足够的用武之地。从另一个角度理解，3D打印也只是一种先进的制造技术，是一种工具。它本身作为产品的价值并不高，需要在行业应用中实现价值，是一个技术优势和用户需求逐渐契合的过程。对于3D打印混凝土建筑来说，成本、原材料和结构安全是其未来发展的关键点。

3D打印混凝土结构分析

目前国内住宅工业化PC结构体系分为两类，一类是全装配式结构，一类是部分现浇部分装配式结构。如万科研发装配整体式住宅结构体系，实际上是从日本引进过来，它的梁、柱、剪力墙都是现浇，作为承重结构；楼板为预制楼板加现浇叠合层半预制；只有外墙、楼梯、阳台为全预制构件。远大住工的第五代集成住宅也与此类似。因而从国内目前的情况看，大部分都采用半预制结构体系，只有远大的可持续建筑，采用全装配式的钢结构建筑，全部是螺栓连接，一天可搭6层。各种新型装配式建筑结构体系也在不断地出现。

对于3D打印的建筑模块来说，采用无筋的结构一方面是为了便于打印，另一方面也是为了实现3D打印混凝土模块轻、薄、强的优势，运用更多品种的混凝土打印出不同功能、结构的建筑模块。因而3D打印混凝土的原材料来源更广泛、品种更繁多，其凝结硬化和强度产生的机理也会突破传统混凝土的理论范畴，耐久性、安全性也有待研究论证。

随着技术不断发展，未来甚至将出现巨型3D打印机，在现场打印出整栋建筑，类似双龙门吊样式的3D打印机主体结构，打印机可像塔吊一样升降，在最上面布置若干可变位置的桁条，每根桁条上设置一只打印头，根据面积大小布置十数只到数十只打印头。建筑竖向结构可直接一层层往上打印，模块化的结构钢筋在现场用吊车吊到上面进行焊接组装，打印头可采用类似古代夯土墙的工具一样夹着钢筋网一层一层往上堆叠混凝土。一旦这种巨型打印机出现，将会为整个商品混凝土行业带来巨大的改变，同时对于中小型的商品混凝土企业来说，也是一个巨大的挑战，这种用于3D打印的混凝土技术更加复杂、质量要求更高。

3D打印混凝土的原材料探析

3D打印混凝土与传统混凝土有所不同，由于3D打印没有模板，它不但要满足快速成型的要求，即从打印喷头出来后快速凝结而向周围流淌；又要满足层层混凝土之间的紧密连接，而不至于产生冷缝，3D打印混凝土构件或建筑才是浑然一体的；此外还要满足混凝土在管道内和喷头内自由流动而不堵塞管道和喷头。这三点便要求3D打印混凝土与传统混凝土有所不同，其原材料和质量要求也不一样。

骨料，是混凝土中占比最大的材料，3D打印混凝土对骨料的要求比传统混凝土更高。强度高、密度小、颗粒形貌接近球型的骨料是最适合3D打印混凝土使用的，同时3D打印混凝土建筑是由一层一层的混凝土堆叠而成，每一层混凝土都比较薄，加上3D打印机喷头的结构复杂，因而要求混凝土中的骨料粒径比传统混凝土更小，骨料最大粒径应在10mm以下。颗粒级配、含泥量、有害物质含量等指标要求更加严格。这些都是由3D打印混凝土的特殊性所决定。

外加剂，在混凝土组成材料中占比最小，但是却显着改善了混凝土的性能，3D打印混凝土要求工作性能更高，在管道内具有优异的流动性，同时从喷头出来后又能在空气中快速凝结，因而必然要求外加剂具有多种功能，必须是一种复合型的超塑化剂。另外，3D打印混凝土所使用的材料复杂多样，更要求其外加剂具有良好的适应性，形成3D打印专用。

3D打印混凝土技术的发展，对商品混凝土行业既是一次机遇，也是前所未有的挑战。只有坚持技术创新，紧跟建筑技术发展潮流，才能在未来的商品混凝土市场竞争中赢得先机，获得持续健康的发展。

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