2022年8月，在南京市六合區(qū)靈巖社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心，一幢建造中的兩層小樓“如裱花蛋糕一般”堆疊、長高，正初顯雛形，別看它外觀平平無奇，背后卻蘊(yùn)含著高科技。
它就是真正意義上可居住、可交付使用的，由現(xiàn)場3D打印而成的兩層建筑，高6米、使用面積52.8平方米，由上海建工集團(tuán)牽頭打造，建成后將作為院史展覽館使用。上海建工集團(tuán)總工程師陳曉明說：“在智能建造探索之路上，大尺寸3D打印建造是上海建工優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)方向?！?/span>
△兩層樓效果
真正可居住、可交付
這幢3D打印建筑，又名上海建工3D打印科技試驗(yàn)樓項(xiàng)目，是由上海建工集團(tuán)牽頭承擔(dān)的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目中的示范工程之一。上海建工同東南大學(xué)、南京嘉翼精密機(jī)器制造股份有限公司聯(lián)合組成了項(xiàng)目團(tuán)隊。原地打印的這座兩層建筑，最終將作為南京市六合區(qū)靈巖社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心的院史展覽館投入使用。
△打印現(xiàn)場
整個建筑的打印用時大概需要50個小時。項(xiàng)目團(tuán)隊自主研發(fā)制造的3D打印裝備、自行研發(fā)的3D打印混凝土材料、首創(chuàng)設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)，都為現(xiàn)場打印的順利實(shí)施奠定了重要基礎(chǔ)。
目前在現(xiàn)場的這款裝備，是國內(nèi)首創(chuàng)的實(shí)現(xiàn)粗骨料混凝土材料泵送的現(xiàn)場原位3D打印機(jī)，打印范圍長24米，寬8.5米，高6米，打印頭噴嘴直徑采用40毫米和50毫米兩種，可以實(shí)現(xiàn)超大型建構(gòu)筑物的智能化現(xiàn)場原位3D打印建造。
打印裝備到位了，更需要打印材料的“高效配合”?，F(xiàn)場使用了項(xiàng)目團(tuán)隊自行研發(fā)的3D打印混凝土材料，并在現(xiàn)場原位3D打印中，首創(chuàng)局部使用了含粗骨料的3D打印混凝土材料：通過泵送技術(shù)把含有粗骨料的預(yù)拌混凝土輸送到打印倉，在打印倉內(nèi)二次攪拌后，再經(jīng)打印頭擠出，打印成型。
粗骨料的使用，不僅可以降低材料成本，而且解決了目前采用3D打印砂漿容易開裂的問題。項(xiàng)目團(tuán)隊同時還研發(fā)了可用于3D打印的固體廢棄物材料，正契合當(dāng)前固廢循環(huán)利用、節(jié)能減排環(huán)保的發(fā)展理念。
目前，3D打印建筑推廣應(yīng)用中面臨最大的挑戰(zhàn)，是缺乏相應(yīng)的完善標(biāo)準(zhǔn)，為此項(xiàng)目團(tuán)隊首創(chuàng)設(shè)計出滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的“框架+砌體+疊合板結(jié)構(gòu)”3D打印建筑。自承重墻體和局部柱及梁模板通過3D打印技術(shù)完成，框架結(jié)構(gòu)作為承重結(jié)構(gòu)，該種3D打印建筑結(jié)構(gòu)的成功設(shè)計為項(xiàng)目的交付使用創(chuàng)造了重要條件。
△打印現(xiàn)場
上海建工的不停探索
智能建造是“十四五”時期我國建筑業(yè)發(fā)展的重要方向之一。上海建工集團(tuán)總工程師陳曉明說：“在智能建造探索之路上，大尺寸3D打印建造是上海建工優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)方向。”
多年來，上海建工依托多項(xiàng)國家級重大科研項(xiàng)目課題，在高分子材料及高性能混凝土材料3D打印工藝、裝備、材料等方面，進(jìn)行了深入研究和工程實(shí)踐。
“2019年，上海建工的第一座3D打印橋在普陀桃浦中央綠地落成，這也是國內(nèi)第一座運(yùn)用3D打印技術(shù)一次成型的高分子材料景觀橋?！标悤悦髡f，“同一年，在福建泉州，上海建工又打造了高分子材料3D打印分段預(yù)拼裝人行景觀橋，橋全長17.5米、寬3.2米、高3.2米，橋體凈重12噸，經(jīng)過連續(xù)5周時間打印完成?！?/span>
△桃浦中央綠地3D打印橋
去年，成都驛馬河城市公園內(nèi)的“流云橋”，也由上海建工打造，這是運(yùn)用3D打印技術(shù)完成的最大跨度的高分子材料景觀橋，主體部分長21.58米、寬8米、高2.68米，凈重12噸，整體拼裝完成后含引橋總長達(dá)66.8米，創(chuàng)新采用“分段打印、預(yù)制拼裝工藝”，延綿悠長的空間意境，已經(jīng)成為了網(wǎng)紅打卡地。
△成都驛馬河城市公園內(nèi)的3D打印橋
上海建工還在國內(nèi)多處園林綠地景觀中，運(yùn)用3D打印技術(shù)，打造了與周邊環(huán)境融為一體的“點(diǎn)景”建筑。
△徐州國際園林博覽會3D打印座椅
△上海風(fēng)鈴綠地3D打印座椅
△成都東部新區(qū)東一線延線3D打印座椅
在此次南京兩層建筑的建造過程中，上海建工對于高性能混凝土3D打印技術(shù)的嘗試，是持續(xù)探索建筑設(shè)計施工新模式的重要體現(xiàn)。
3D打印在復(fù)雜、個性化、按需定制的建筑物、構(gòu)筑物建造中具有廣泛的應(yīng)用空間，在極端施工環(huán)境如災(zāi)區(qū)重建、核電站、月球基地等也有廣闊的應(yīng)用前景。這個示范工程探索了現(xiàn)代房屋新型建造方式，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模建筑工業(yè)化生產(chǎn)，將助力國內(nèi)建筑行業(yè)提升智能建造和精益建造水平。
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