今天,让我们一起来了解一下3D打印建筑材料的可靠性,主要从打印材料的性能和与钢筋混凝土的相容性来分析。
3D打印材料的性能
1、强度。打印材料的强度高低,决定了其可以在何种高度的建筑中使用。目前各国试验的3D打印建筑多为l~2层。这样建筑的材料抗压强度可在1.5~3.5MPa就能使建筑物矗立,即可达到临时应用或展览的目的。
2、保温节能。我国推广实行建筑节能政策。采用加气混凝土、多层复合墙体能满足三步、四步节能的保温隔热要求。目前国内外的3D打印技术材料中,有保温节能型和非保温节能型打印材料,前者采用树脂型材料打印墙体蜂窝结构,达到保温隔热的节能目的;后者也有采用其他材料打印空腔墙体,再向空腔填加泡沫材料或再次浇筑发泡材料,达到保温隔热的节能目的。
3、抗震。建筑结构抗震问题一直是众所瞩目的建筑科技难题。采用3D打印成型的建筑,其材料和结构的均匀性好,可以按仿生学原理优化建筑空间、优化结构节点,优化结构构件。
3D打印建筑材料与钢筋混凝土的相容性
1、成型比较。钢筋混凝土成型是基于属性混凝土的浇筑概念,为保证混凝土的密实成型常采用振捣液化的原理,“筑”成“体”型构件。而3D打印技术是基于油墨状材料的印刷,靠材料自身的黏性,“叠”成“层”状粘合构件。这样混凝土材料的成型一般需要模板,混凝土要在模板中进行浇筑、振捣和成型,待混凝土硬化后再拆除模板,完成施工。而3D打印技术,无须模板,直接打印成型。
2、力学性能比较。混凝土与钢筋形成钢筋混凝土后,不仅能承受自重载荷和设计使用载荷,而且能承受地震载荷等突发性动载荷作用。无论钢筋混凝土梁、板、柱等构件,都能承受很高的外力作用,具有很高的抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。
3、保温结构构造的实现。目前的3D打印能很容易地形成空腔墙体结构,这样就使得其打印的墙体自身就有一定的保温节能优势。若目前马上推进3D打印建筑工程,则完全可以在其空腔墙体的基础上,采用常规的外墙薄抹灰保温技术,在打印墙体时,就把泡沫保温层分层加入,和打印喷头喷出的膏状材料一起胶结成保温层+空腔墙体,这样有可能在减少保温泡沫层厚度的前提下,达到三步节能的要求。此外,这种墙体还会有良好的隔声效果。
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