在科技不断改善人类生活的今天,建筑领域也要提高科技含量,来迎接未来的社会变革。建筑“黑科技”,不仅可以让大众住得更舒适、更便捷、更环保,还能降低建筑成本,以至于可能会降低房价。业内人士表示,中国3D打印建筑水平已与世界同步,但建筑3D打印从技术突破到应用推广,还有一些难题尚未解决,而“被动房”则被业内认为或是未来的发展方向。
2019年11月,中建二局华南公司广东建设基地在3天内多了一座7.2米高的二层小楼。这座小楼看起来其貌不扬,但却吸引了世界各地建筑业人士的目光。该座二层小楼是世界首例原位3D打印双层示范建筑。其实,3D打印建筑此前就已实现,但大都是通过3D打印技术打印出各个模块,还需要进行现场拼装。而中建二局这次“打印”的,是一栋不用拼装、在现场直接将主体打印成形的建筑,也是一栋首次运用这项技术并成功完成的双层建筑。
中国建筑技术中心材料工程研究所所长助理霍亮介绍,其实3D打印建筑的基本原理与常见的打印机一样,要有打印机体、喷头、油墨、纸张:建筑四周搭建的金属框架就像是“打印机”的机体;喷吐混凝土的“打印头”就是一般打印机的喷头,“打印头”通过一圈一圈连续喷吐宽5厘米、厚2.5厘米的打印材料,经过层层堆积建造墙面;不过,这个“打印头”喷出的“油墨”是需要特别配制的混凝土,而且要一次完成,不能间断;施工前在地下预埋的钢筋笼,就相当于“打印纸”,随着墙体不断升高,还需要按照图纸加装钢筋,使“纸张”实现动态延伸。
听起来很简单,但实际上要解决的技术难题,可一点儿不简单。“3D打印需要将混凝土材料一层一层覆盖,在这个过程中,如果下层混凝土凝结慢,强度不够,就无法支撑上层材料的重量,有可能导致墙面变形甚至垮塌;如果凝结得太快,每一层材料与上层材料的有效黏合又难以实现。”霍亮说。当然,技术上的难点解决后,3D打印建筑的优势就逐渐凸显出来。
- 一是省时间,“快”字当头。3D打印建造技术具有数字化、智能化、机械自动化程度高等特点,可以大大缩短施工工期。
- 二是省人工。3D技术打印房屋全部使用机械自动化操作。以中建二局的二层楼房为例,主体打印部分仅需3天,配合5到6名工人就可以完全建造好。人工成本是建筑行业最高昂的成本之一,3D打印建造技术至少能节省一大半的人工成本。
- 三是省材料。3D打印房屋成套设备使用的都是市场常规使用的原材料,打印材料使用的都是传统钢筋混凝土,但和传统施工方式相比,可节约材料60%,同时可减少建造过程中的工艺损耗和能源消耗。
也就是说,3D打印建筑可大大节省建筑单位的时间和成本,或许在未来,还可能在一定程度上影响到房价。