一,、大勢所趨,，未來已來

2013年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，德國提出“工業(yè)4.0"戰(zhàn)略,，在全球范圍內(nèi)引發(fā)了新一輪的工業(yè)轉(zhuǎn)型競賽,，標(biāo)志著第四次工業(yè)革命拉開大幕。智能工廠,、智能生產(chǎn),、智能物流成為其三大主題，而3D打印技術(shù)則是智能生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,。

3D打印,，也稱增材制造，是基于三維模型,，采用與傳統(tǒng)減材制造技術(shù)相反的逐層疊加材料的方式,，直接制造與相應(yīng)數(shù)字模型一致的三維物理實(shí)體模型的制造方法。目前,，3D打印技術(shù)涵蓋建筑,、工程建造、工業(yè)設(shè)計(jì),、汽車,、航空、軍事,、工程學(xué),、口腔和醫(yī)藥工業(yè)、生物科技,、時(shí)尚,、鞋類、珠寶,、眼鏡,、教務(wù)、地理信息系統(tǒng),、飲食等領(lǐng)域,。中國3D打印市場規(guī)模從2016年的53.8億元快速增長至2020年的203億元，年均復(fù)合增長率達(dá)39.37%,。預(yù)計(jì)在政策等利好因素驅(qū)動(dòng)下,，2022年其市場規(guī)模將增長至321.6億元。

隨著全球城市化進(jìn)程加快和智能建造技術(shù)的快速發(fā)展,，3Ｄ打印混凝土技術(shù)已經(jīng)成為全球研究和應(yīng)用的熱點(diǎn),。近年，3Ｄ打印混凝土技術(shù)建造的房屋已經(jīng)在美國、歐洲等國家中走向市場化,，阿聯(lián)酋提出到2030年迪拜將有25%的房屋由3D打印技術(shù)建造,。中國是全球的建筑大國，隨著建筑工業(yè)化,、智能化的不斷發(fā)展,，智能建造已經(jīng)成為未來行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，3D打印混凝土技術(shù)具有數(shù)字成型,，免模施工,，省工省料、建筑效率高,，造型多變等特點(diǎn),，在建筑領(lǐng)域迅速發(fā)展，已經(jīng)成為智能建造的先鋒官,。

混凝土是由膠凝材料、骨料,、水以及必要時(shí)加入的外加劑和摻合料等按一定比例配制并經(jīng)均勻攪拌而成,，混凝土作為打印材料，使其與金屬打印,、塑料打印等具有顯著的不同,。

《混凝土3D打印技術(shù)規(guī)程》T/CECS 786-2020中，對(duì)打印材料進(jìn)行了初步規(guī)定,，《建筑3D打印材料通用技術(shù)規(guī)程》和《3D打印混凝土預(yù)混料》兩部在編標(biāo)準(zhǔn)中還將進(jìn)行細(xì)化規(guī)定,。

（一）配置3D打印混凝土的基本規(guī)定

1. 打印制品不同，要求不同,。用于結(jié)構(gòu)3D打印的混凝土其強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30,，用于預(yù)制構(gòu)件3D打印的混凝土其強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C40，3D打印構(gòu)件中填充的普通混凝土應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求且強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C25,。

2. 粗骨料的要求。配置3D打印混凝土的粗骨料宜選用級(jí)配合理,、粒形良好,、質(zhì)地堅(jiān)固的碎石或卵石，最大粒徑不應(yīng)超過打印頭出口內(nèi)徑的1/3,，且不宜超過16mm,。

3. 細(xì)骨料的要求。配置3D打印混凝土的細(xì)骨料宜選用級(jí)配II區(qū)的中砂,。當(dāng)3D打印混凝土中無粗骨料時(shí),，細(xì)骨料的最大粒徑不應(yīng)超過打印頭出口內(nèi)徑的1/3。

4. 配置3D打印混凝土可采用粉煤灰、?；郀t礦渣粉,、鋼渣粉和硅灰等礦物摻合料，且滿足國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,。當(dāng)采用其他礦物摻合料時(shí),，應(yīng)通過試驗(yàn)驗(yàn)證。

5. 配置3D打印混凝土的外加劑,、纖維,、拌合水、養(yǎng)護(hù)水及其他材料,，均勻滿足國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,。

（二）3D打印混凝土的性能要求

1.3D打印混凝土拌合物在泵送前和泵送后均不應(yīng)離析和泌水，凝結(jié)時(shí)間應(yīng)滿足可打印時(shí)間的要求,。

2. 新拌3D打印混凝土的流動(dòng)性,、可擠出性、支撐性應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,。

3. 3D打印混凝土的力學(xué)性能應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,，檢驗(yàn)方法應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081的有關(guān)規(guī)定。

4. 硬化3D打印混凝土的力學(xué)性能,、長期性能和耐久性能除應(yīng)滿足工程設(shè)計(jì),、施工和應(yīng)用環(huán)境要求，尚應(yīng)滿足國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,，如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010,、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003和《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50476的有關(guān)規(guī)定。 

國外從事混凝土3D打印設(shè)備研制的機(jī)構(gòu)主要有美國的ICON,、Mighty Buildings、SQ4D,、Diamond Meat,、Branch，丹麥的COBOD,，荷蘭的Cybe,、Vertico，法國的XtreeE,，意大利的WASP,，德國的PERI、俄羅斯的APisCor,、法國的Constructions-3D等,。

目前，國內(nèi)外常見的混凝土3D打印機(jī)，可以分為龍門式,、機(jī)械臂式,、移動(dòng)式、塔吊式及組合式等,，包括攪拌系統(tǒng),、供料系統(tǒng)、打印頭,、X/Y/Z軸移動(dòng)系統(tǒng)（或機(jī)械臂）,、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng),、框架及輔助功能系統(tǒng)等組成,。國內(nèi)常見的混凝土3D打印機(jī)，主要有桌面級(jí),、實(shí)驗(yàn)室級(jí),、機(jī)器人級(jí)和工業(yè)級(jí)四種。

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