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“3D打印房屋”技术该如何选择?材料和抗震性两点最重要!
发表时间:2019年5月6日 11:56 来源:新科技 责任编 辑:U

近年来,随着人力成本,安全、环保等方面的要求不断提升,建筑业“传统建造方式”的各种弊端也日益显现。由此,代表该行业未来发展的“3D打印房屋”技术则成为了社会关注的焦点。

基于此,各种不同概念的“3D打印房屋”技术一时间纷纷亮相:有打印整体房屋的,有打印部分房屋部件的,有打印单体空间的。在打印的原材料方面,也可谓五花八门,普通标号水泥、石膏、矿山废料、垃圾再处理……那么,对建筑施工企业而言,该如何选择即能满足施工要求,又能符合国家建筑领域相关施工规范和标准的“3D打印房屋”技术呢?接下来,笔者就从两个维度来进行分析。

“3D打印房屋”技术的根本——打印原材料!

“一只巨大的喷头像奶油裱花一样源源不断喷出 ‘油墨’,而‘油墨’层层叠出的就是建筑的墙体……”这个就是“3D打印房屋”技术的基本施工场景,而其中的“油墨”就是建筑的原材料。

(“3D打印房屋”技术的基本施工场景)

近日,有媒体曾曝出,某企业声称能在24小时内就整体打印出一套房子。那么,如此“速建而成”的建筑,它的打印原材料会是什么呢?

首先,可以确定的是,24小时就能整体打印好的建筑,所使用的一定不是当前世界各国普遍认可的“普通标号水泥”!因为,普通水泥的初凝时间是180分钟也就是3个小时,而且水泥在24小时之内不可能完全固化。

因此,该建筑可能使用的只有以下几种材料:第一,就是有良好的快干及一定强度的“石膏”。不过,石膏吸水率较高,容易变质等缺点对房屋的结构性有着很大的影响。其次,就是通过强碱激发水泥强度的“快干水泥”,这种水泥虽然干的快,但后期粉化很严重。除此之外,就是各种矿山尾料、建筑垃圾等再生材料,但因这些材料在成分方面的不确定,无论在环保还是耐久性方面,一直没有获得国家相关政策的认可。

由此可见,要想打印出符合现有国家建筑领域相关施工规范和标准的建筑,在原材料方面,最稳妥的还是我们常见的“普通混凝土”。

众所周知,“普通混凝土”的构成是水泥、水、砂和大颗粒的石子。然而,由于技术的局限性,目前国际上的“3D打印房屋”领域的相关企业,基本只能使用“小颗粒细骨料”作为打印原材料,也就是我们上述所说的石膏、粉末状再生材料等。目前,在全球范围内,能够实现以“普通标号钢筋混凝土”作为打印原材料,所生产的3D打印机“喷头”可喷出带有石子的“大颗粒重骨料混凝土”的企业只有一家!而这家企业就是来自中国的北京华商陆海科技有限公司(简称:华商陆海)。

整体打印的施工工艺,抗震性更高!

众所周知,衡量建筑能否达标的关键因素就是抗震性,也就是我们经常所说的“是否坚固”!在“3D打印房屋”领域,目前主要分为“整体打印”和“预制打印”两种施工工艺。其中,预制打印的主要工艺就是将事先做好的梁、板、柱、墙等建筑构件,通过像搭积木的方式,在施工现场进行拼合。这种工艺方法,门槛较低,所拼合的“乐高式”建筑,在结构稳定性和抗震性有着很大的安全隐患。

相比之下,基于“3D整体打印”技术所建造的房屋,因其“一体化”的稳定结构方式,在“抗震性”方面甚至超过了传统工艺建造的建筑。然而,这种技术手段却因其复杂的“工序流程”及庞大的“设备结构”,目前在世界范围内能够实现的企业也可谓“凤毛麟角”。不过可喜的是,我们刚提到的“全球唯一一家实现以‘普通标号的钢筋混凝土’作为打印原材料”的华商陆海便是该领域的全球佼佼者。

2018年10月,华商陆海历时2个月,成功打印出了一座面积超过600平米的“新温莎城堡”。据该企业相关技术人员介绍,该建筑如按传统的建筑工艺至少需9个月的建设周期,而使用华商陆海“直接浇灌成型”技术的3D打印设备后,实际施工周期缩短到了短短的2个月。在大幅缩短建筑周期的同时,在人工和建筑材料方面,也比传统建筑工艺节省了60%以上。在建筑验收环节,“新温莎城堡”完全符合现有的国家施工规范和标准!

(华商陆海使用“整体打印”技术而建的新温莎城堡)

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