2019年度“北京凱盛優(yōu)科房屋杯”，混凝土與水泥制品行業(yè)技術(shù)革新獎(jiǎng)項(xiàng)目展示

2019年度“北京凱盛優(yōu)科房屋杯”混凝土與水泥制品行業(yè)技術(shù)革新獎(jiǎng)工作于2019年5月啟動(dòng),，至12月圓滿完成,。報(bào)名期間共收到有效申報(bào)項(xiàng)目80項(xiàng)。經(jīng)過專家評(píng)審委員會(huì)的初評(píng)及終評(píng),，其中 “技術(shù)開發(fā)類”33項(xiàng),、“技術(shù)改造類”3項(xiàng)、“技藝工法類”1項(xiàng)共計(jì)37個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng)：一等獎(jiǎng)4項(xiàng),、二等獎(jiǎng)13項(xiàng),、三等獎(jiǎng)20項(xiàng)。

一等獎(jiǎng)項(xiàng)目（技術(shù)開發(fā)類）：混凝土制品3D打印關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

主要完成單位：中國建筑股份有限公司技術(shù)中心、建研華測(cè)（杭州）科技有限公司

主要完成人：張濤,、霍亮,、藺喜強(qiáng)、李國友,、戢文占,、田冠飛、路蘭,、田野,、鮑克蒙

項(xiàng)目概況：

本項(xiàng)目開展了混凝土3D 打印材料配制技術(shù)、混凝土3D 打印專用添加劑,、混凝土制品3D 打印設(shè)備及控制系統(tǒng)開發(fā),、混凝土制品3D 打印工藝及應(yīng)用技術(shù)的研究，創(chuàng)新的利用觸變劑,、調(diào)凝劑的復(fù)配技術(shù),、混凝土制品3D打印設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)和控制技術(shù)以及混凝土制品3D打印工藝等，解決了混凝土3D 打印材料性能與打印工藝參數(shù)的匹配性問題,，降低了混凝土施工的勞動(dòng)強(qiáng)度,、減少了材料的浪費(fèi)，改善了建造環(huán)境,，實(shí)現(xiàn)了混凝土制品的3D打印應(yīng)用,。利用本項(xiàng)目開發(fā)的3D打印混凝土和打印設(shè)備成功實(shí)現(xiàn)了二層建筑的現(xiàn)場(chǎng)打印建造，并實(shí)現(xiàn)景觀部品,、裝飾構(gòu)件及全固廢混凝土制品的打印應(yīng)用,。利用本項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)的打印設(shè)備成功應(yīng)用于國內(nèi)浙江大學(xué)、長沙理工大學(xué),、同濟(jì)大學(xué),、澳大利亞斯威本大學(xué)、美國新墨西哥州立大學(xué),、中建中東公司等,。

原位3D打印辦公樓

主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：

一、打印混凝土調(diào)凝技術(shù),，研發(fā)了適合不同膠凝材料組成的凝結(jié)時(shí)間調(diào)凝劑,，可根據(jù)應(yīng)用需要靈活調(diào)整凝結(jié)時(shí)間，保證混凝土即滿足打印工藝要求,，又符合力學(xué)性能的要求,；實(shí)現(xiàn)了利用普通混凝土原材料，配以添加劑就可制備出符合打印和應(yīng)用要求的混凝土材料,。

二,、工業(yè)固廢打印混凝土配制技術(shù),，利用堿激發(fā)技術(shù)，以礦粉,、鋼渣粉,、尾礦砂為原料配制出符合打印要求的混凝土；實(shí)現(xiàn)了環(huán)境減負(fù)又為固廢的消納和利用提供了新技術(shù),。

三,、混凝土3D 打印工藝試驗(yàn)平臺(tái)，根據(jù)不同工藝需求,，如打印層厚,、打印速度、層間間隔環(huán)境溫度等變化對(duì)打印材料性能需求的不同,，進(jìn)行調(diào)整,，解決了材料性能與工藝匹配的問題，形成可滿足不同應(yīng)用的打印工藝,，實(shí)現(xiàn)了從縮小比例構(gòu)件到足尺構(gòu)件、從規(guī)則構(gòu)件到異形構(gòu)件,、以及不同紋理和裝飾效果的部品構(gòu)件打印,。

足尺寸建筑構(gòu)件打印

應(yīng)用效果：

2019年完成了首例原位3D打印二層樓房的施工，建筑面積約230平方米,，高度7.2米,，墻體、構(gòu)造柱等豎向構(gòu)件采用原位打印施工,，主要用于辦公和展示,，獲得中央二套、人民日?qǐng)?bào),、央視,、新華網(wǎng)、經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)等各大主流媒體的報(bào)道,。

利用開發(fā)的混凝土3D 打印材料進(jìn)行實(shí)體打印,。控制室尺寸為3m×2m× 2.4m,。在房屋打印過程中需要3~4人參與,，其中2人制備打印材料，1人操控打印機(jī),，1人輔助工作,。整個(gè)房屋的打印機(jī)的打印速度是100~150mm/s，擠出寬度40mm,，每層打印厚度12.5mm,，整個(gè)房屋安裝需2小時(shí),。實(shí)施中采用了打印構(gòu)件拼裝、現(xiàn)場(chǎng)打印,、異型構(gòu)件打印等不同工藝,。通過本次應(yīng)用充分表明本項(xiàng)目的技術(shù)成果的可行性。

3D打印控制室

混凝土3D 打印具有免模板的技術(shù)優(yōu)勢(shì),，除了打印房屋建筑外,，另一個(gè)應(yīng)用途徑是打印特殊形狀的市政景觀小品和裝飾部品。

3D打印復(fù)合外墻掛板

3D打印公共設(shè)施及異形模型

利用本項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)的HC-3DPRT型打印設(shè)備應(yīng)用于浙江大學(xué),、長沙理工大學(xué),、內(nèi)蒙古科技大學(xué)、新加坡Pan-UnitedConcrete Pte Ltd,、澳大利亞斯威本大學(xué),、美國新墨西哥州立大學(xué)、中建總公司中東分公司等,。

浙江大學(xué)主要運(yùn)用該系統(tǒng)用于本科生的教學(xué)演示,，使其了解土木工程新型材料、復(fù)合材料及工業(yè)固體廢棄物在混凝土3D打印方面的進(jìn)展情況,，同時(shí)用于軟件教學(xué),，培養(yǎng)學(xué)生將3維模型轉(zhuǎn)化為2維模型的數(shù)據(jù)化操作。長沙理工大學(xué)應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行本科生,、研究生的教學(xué)演示,，使其充分了解智能建造技術(shù)及新型材料在土木工程行業(yè)應(yīng)用的進(jìn)展情況，同時(shí)也為研究生,、本科生開展創(chuàng)新性研究等提供平臺(tái),。

浙江大學(xué)打印作品

浙江大學(xué)打印作品

內(nèi)蒙古科技大學(xué)打印作品

新加坡Pan-UnitedConcrete Pte Ltd，主要用于園林個(gè)性化定制的混凝土構(gòu)件,，并在新加坡公園與透光混凝土結(jié)合,，定制了透光3D長凳。澳大利亞斯威本大學(xué)主要應(yīng)用于Prof.Jay Sanjayan課題組研究生和博士生教學(xué),、材料研究,，Prof.Jay主研兩種流行的三維混凝土打印方法，即擠壓法和粉末法,，其中運(yùn)用中建技術(shù)中心與建研華測(cè)公司研發(fā)的實(shí)驗(yàn)室級(jí)HC-3DPRT設(shè)備很好的將擠壓式與混凝土3D打印材料結(jié)合起來,，材料主要包括地質(zhì)聚合物混凝土、低碳混凝土等,。

新加坡Pan-UnitedConcrete Pte Ltd透光

斯威本大學(xué)設(shè)備調(diào)試

新墨西哥大學(xué)構(gòu)件打印

異形構(gòu)件打印

值得期待的是,， 3D打印建筑技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，符合我國工程建設(shè)的裝配化,、機(jī)械化,、智能化和綠色化為特征的建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展方針,，也是助推我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重大舉措。相信會(huì)有更多的企業(yè)和單位逐漸投身于3D 打印建筑領(lǐng)域,。隨著越來越多的技術(shù)突破和科研創(chuàng)新,，3D 打印建造技術(shù)也會(huì)日趨成熟，從而為建筑業(yè)的高速發(fā)展帶來無限的無限活力,。