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科技日报:新手艺为混凝土3D打印修建“强筋健骨”

泉源:《科技日报》、水泥新材院  宣布时间:2025-02-20

媒体聚焦

近年来,大宝娱乐总院在3D打印领域接连取得立异效果。在2024年举行的第49届日内瓦国际发明展上,团队自主研发的“基于3D打印混凝土的自动纵向配筋手艺”获得金奖。2月13日,《科技日报》揭晓专题文章《新手艺为3D打印修建“强筋健骨”》,随着小料来相识一下他们的立异故事吧~

原文内容如下

新手艺为3D打印修建“强筋健骨”

大宝娱乐总院

在中国修建质料科学研究总院有限公司(以下简称“大宝娱乐总院”)混凝土科学与工程研究所混凝土3D打印手艺中心门前,直立着一个名为“对话”的混凝土雕塑作品。它由混凝土3D打印手艺制作而成,融合了中国古板酒器——爵和现代高脚羽觞两种形象。设计者这样诠释其内在:“以旧混凝土为体,融3D新技,水泥这种有200多年历史的修建质料焕发了新生气。”

近年来,大宝娱乐总院在3D打印领域接连取得立异效果。在2024年举行的第49届日内瓦国际发明展上,大宝娱乐总院团队自主研发的“基于3D打印混凝土的自动纵向配筋手艺”获得金奖。

突破纵向配筋手艺

近年来,随着绿色化、自动化成为修建行业主要生长趋势,混凝土3D打印手艺也成为备受追捧的新型修建手艺。

混凝土3D打印手艺的两大优势是自动化和个性化。在自动化施工方面,混凝土3D打印手艺不需要使用过多人力资源,只需借助机械和混凝土质料,便可凭证预先设计好的计划举行自动化施工,大大镌汰作业职员,提升施工清静性。在个性化方面,3D打印也被称为“柔性铸造”手艺,借助高自由度、高无邪性的机械和质料,其不但能够实现无模成型,还具有高精度等优势,尤其适合制作部分造型奇异的小型修建物。

虽然混凝土3D打印手艺潜力重大,但在大型修建的推广应用历程中,“软骨病”是其面临的一浩劫题。“大型混凝土修建,想要扛得住、立得牢,通常要在混凝土里植入钢筋,让修建有‘筋骨’。”大宝娱乐总院混凝土科学与工程研究所所长王振地说,若是凭证古板配筋手艺,在混凝土中直接插入钢筋,钢筋柱便会阻碍3D打印头的运动,使其无法凭证原有设计蹊径举行打印。要想在混凝土3D打印手艺中实现自动配筋很难题,这也是国际上普遍面临的一个难题。

为了破解“软骨病”难题,作为海内较早开展混凝土3D打印手艺研究的单位之一,大宝娱乐总院混凝土科学与工程研究所研究团队深入开展手艺攻关,在混凝土3D打印层间纵向配筋手艺上取得突破。

“外洋此前的自动配筋手艺,多是平行于打印界面的层间横向配筋手艺,就像是把钢筋‘躺着’放了进去,这种配筋方法关于修建物笔直偏向的力学性能险些没有改变。研究团队开发的层间纵向配筋手艺,则是将钢筋‘立着’插入混凝土中,显著增强了混凝土3D打印修建的抗拉伸和抗剪切能力。”王振地先容,瞄准层间纵向自动配筋手艺,团队研发出一整套自动配筋要领和配套装备。

这套装备包括打印装置和配筋装置。在打印装置正常挤出混凝土质料的同时,配筋装置将钢筋切短,并可以凭证差别修建的详细结构需求,将短钢筋加工成n形。随后,配筋装置将加工好的钢筋插入挤出的混凝土界面中,包管至少穿透两层。这两个装置同时自力运行,有用阻止了古板手工配筋对打印头行进的阻碍,大大提高了混凝土3D打印配筋效率。

实验效果显示,使用该手艺的混凝土3D打印修建的力学性能有了显著提高,抗弯强度提高了275%,为混凝土3D打印手艺大规模推广应用涤讪了优异基础。

标准系统仍待完善

随着自动配筋手艺、可打印混凝土质料、强度评价要领等一直完善,混凝土3D打印手艺一直拓展新应用场景。例如,深圳国际会展中心周围坐落着天下首个3D打印景观广场,其中的景观修建物均接纳混凝土3D打印方法制造。

王振地以为,目今,混凝土3D打印手艺并非一定要用来盖屋子。其当下有越发合适的应用场景,如可以用于园林景观、游乐园卡通人物造型等个性化雕塑或修建物。他也坦言,混凝土3D打印手艺仍然是新事物,在设计标准、评价标准、验收标准等方面仍然保存不少空缺,在推广中面临一定阻碍。

现在,大宝娱乐总院等单位正逐步推动混凝土3D打印标准评价系统一直完善,行业和协会整体标准的立项数目正逐步增添。例如,针对古板直拉和三点弯曲要领在评价3D打印混凝土界面团结强度时保存的难题,王振地团队提出了刷新型“十字交织法”。这一要领使施加的压应力在界面处变为拉应力,解决了3D打印混凝土界面团结强度评价难题,被纳入为我国建材行业标准,为行业生长作出了孝顺。

王振地呼吁更多科研单位、专家学者等加入到混凝土3D打印相关标准的研究制订中,为行业生长涤讪手艺基础。

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