3d打印混凝土材料與混凝土建筑技術(shù)進展-預覽頁
【正文】 e introduction of general progress on 3D printing technology，this paper focus on the traditional construction technology of concrete materials and development status of 3D printing concrete technology with materials and construction technology．Secondly，the paper discusses the current problems of 3D print concrete．Finally，it proposes the future of 3D printing concrete．Key words: 3D printing。然而隨著工程建設的不斷加快，混凝土在生產(chǎn)應用方面的高能耗、高污染的弊端也逐漸顯露出來，嚴重阻礙了其發(fā)展。本文以 3D 打印技術(shù)為出發(fā)點，介紹傳統(tǒng)混凝土的施工工藝以及 3D 打印混凝土及砂漿的發(fā)展與技術(shù)進展，并在對3D打印混凝土技術(shù)的認識的基礎上，進一步研究其存在的問題，并對其未來的發(fā)展趨勢提出了觀點。 3D打印技術(shù)主要包括3D建模、3D分割、打印噴涂和后期處理等四部分組成。 后期處理是指在打印完成后一般都會有毛刺或者粗糙的表面，此時需要進行后期處理。但經(jīng)過30多年的發(fā)展，3D打印技術(shù)也逐漸成熟，且價格也大幅下降。3 傳統(tǒng)混凝土材料與施工技術(shù)混凝土是當代最大宗的、用量最大的土建材料，在當代城市化進程不斷加快的中國扮演的角色也愈加重要。這些操作工序不僅受到材料性能的影響，同時也對材料的使用性能產(chǎn)生作用。振動是最普通的用來搗實混凝土的方法。養(yǎng)護目的有兩個，一個是在到達要求強度水平的期間內(nèi)，防止水分損失以及控制混凝土的溫度。 對于快速凝結(jié)的建筑，可使用防水養(yǎng)護紙、聚乙烯薄膜或者成膜養(yǎng)護劑等。了解傳統(tǒng)混凝土材料及其施工技術(shù)對于發(fā)展如3D打印混凝土的新技術(shù)是不可或缺的重要基礎。目前玻璃纖維增強石膏、玻璃纖維增強砂漿等均可用于3D打印建筑的無機膠凝基材。 圖2 輪廓工藝［6］ 圖3 GPＲ(a) 與 FＲP(b) ［7］ 為滿足3D打印建筑的需求，混凝土拌合物必須達到特定的要求。如采用硫鋁酸鹽水泥或者鋁酸鹽改性硅酸鹽水泥等獲得更快的凝結(jié)時間和更好的早期強度等。 粒徑過小，包裹骨料所需漿體的比表面積大，漿體多，水化速率快，單位時間水化熱高，將會導致混凝土各項性能的惡化。最后，外加劑是現(xiàn)代混凝土必不可少的組分之一，是混凝土改性的一種重要方法和技術(shù)。例如，Le等［9］研究表明: 低的水膠比和粉煤灰比例有助于降低打印過程的收縮率。 3D打印混凝土的施工和3D打印建筑 隨著3D打印混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展和深入，3D 打印建筑也應用而生。圖4 上海青浦3D打印房屋輪廓工藝作為新型的施工工藝很好地提升了3D打印混凝土的實用化。泥刀作為此項技術(shù)的關(guān)鍵特點，用于抹平和精確規(guī)整每一層的外表和頂面，這就解決了在實際建筑過程中，由于3D打印建筑是層層堆積的過程，不可避免地導致層級堆積效應，出現(xiàn)表面粗糙，橫向條紋明顯的現(xiàn)象(如圖5)。 此外，打印設計中可以通過對內(nèi)部系統(tǒng)的填充來提高打印建筑的結(jié)構(gòu)性能。在3D打印建筑中，干混砂漿將廣泛地作為打印機的“墨水”。3D打印干混砂漿可以改善構(gòu)件的相關(guān)性能。與傳統(tǒng)的混凝土施工工藝相比，3D打印混凝土對原材料的流變性和可塑性提出了更高的要求。由于3D打印混凝土工藝發(fā)展還不完善，快速成型的零件的精度及表面質(zhì)量大多不能滿足工程使用的要求，不能作為功能性部件，只能做原型使用。目前，我國還沒有專業(yè)的軟件公司與3D打印相配套，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。然而，目前的3D打印混凝土設備還不能夠完全滿足其應用環(huán)境的特殊性的要求。據(jù)預測，中國每年20億m2以上的工程建設將持續(xù)10～15年，同時每年會產(chǎn)生約6億t的建筑垃圾［17］。 也需要不斷發(fā)展對3D打印機械的研究，以實現(xiàn)高層打印，使打印建筑在高層建筑方向得到更好地發(fā)展。閱讀和學習是一種非常好的習慣，堅持下去，讓我們共同進步。
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