3D打印建筑技术的发展与展望

3D打印建筑技术对环保、建筑业、商品混凝土行业带来的改变是显而易见的。如果我国的水泥行业按照现在的速度生产和发展下去,不仅会消耗大量的资源和能源,而且将给整个地球的环境增加不可想象的负担,这与走可持续发展的道路是严重相悖的。3D打印建筑技术不仅可以更有效地利用混凝土材料,大大减少水泥需求量,更能够大幅度提高建筑物服役寿命,此举无疑又大大减少了建筑垃圾的产生,减少了重复建设。因此,研究探讨出符合设计需求的新时期商品混凝土是十分必要的。

首先,商品混凝土的原材料将会变得更加广泛,比如胶凝材料可能采用特种水泥、树脂、镁质胶凝材料等;粗细骨料的质量要求会更高,以满足3D打印的需要,有可能会采用新的破碎工艺制造出完全不同于现在的材料;外加剂可能会从根本上发生改变,其在混凝土体系中发挥的作用及作用机理也完全不同于现在。

其次,在配合比设计方面,可能还需要有新的理论来支持。因为3D打印所需要的混凝土已经不同于传统的混凝土,混凝土各项性能发生了巨大变化,不是简单的水灰比、砂率等所能决定的了,其硬化、收缩性能发生根本性改变,目前的混凝土强度理论、耐久性能理论、水化作用理论等均不能适应要求。为获得更高的强度,更好的耐久性,更完美的拌合物性能,更快的硬化速度和性能,需要从新的角度去发现理论,新的配合比设计方法,建立新的计算模型,以及硬化理论模型、服役寿命预测模型等。

可以预见在今后很长一段时间内3D打印仍然将被人们广泛关注。由于看好3D打印技术所表现出来的广阔的应用前景,许多国家纷纷出台本国的3D打印发展规划,布局3D打印产业。3D打印技术在建筑领域的应用研究刚刚开始,还存在许多亟待解决的问题,比如适合3D打印的建筑材料的研究,是仍然使用混凝土还是开发其他种类的建筑材料,如果使用混凝土,混凝土的工作性能、耐久性能则需要进行专门的设计和评估。3D打印建筑还有很长的路要走,但是毋庸置疑的是,3D打印建筑一定会成为未来世界的新标杆。

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