3D打印的 Mega Reef (巨型人工鱼礁) 在法国阿格德角(Cap d'Agde)的布雷斯库岛附近海域下海了。这座人造珊瑚礁重达105吨,高度为6.50米,底座为8×6米,被安置在20米深的海底,用于促进新的珊瑚礁生成。Mega Reef人工鱼礁项目旨在为潜水者提供潜水服务,其特色是小型塔模块、集群和悬挂在50米长的线性场地上,这使其成为欧洲最大的3D打印混凝土人工鱼礁。
3D混凝凝土模块制作
模块组装后吊装到码头
拖船调运组装后的模块构件
构件吊装中(异型空间还填充了鹅卵石等材料)
构件吊装中
潜水员辅助海底安装
构件实物与潜水员比对图
分析总结:3D打印混凝土可以按照生物的生活习性制作出各种匹配度高结构的庇护所,可以快速恢复生物的种群,这个优势其它任何一种材料都无法比拟的。但我们也要考虑到,如果作为短期快速恢复生物种群,例如珊瑚、贝壳、鱼类等,按照对3D打印混凝土的认知,该材料完全可以胜任。如果中长期作为海底生物的庇护所,该材料的耐久性是否经受得起考验?海水的侵蚀以及酸性生物粪便的腐蚀是非常严重,另外洋流的冲刷是否对组装后的构件造成结构性的破坏?值得大家去思考,可以为后期的相关项目做好准备。
Hyperion Robotics, Iberdrola和Peikko集团联合试验3D打印混凝土地基,这是该领域的世界首创。混凝土3D打印技术为建筑行业带来了令人着迷的新可能性,包括基础构件。与传统的同类基础构件相比,3D打印可实现大幅的材料节省,明显改善了建筑碳排放,也使得在场外预制和运输变得更简单。
电杆基础打印中
坑基找平
3D打印混凝土基础吊装
人工协助
吊装完毕
第一层夯土
第二层夯土
工人夯实操作
第三层夯土倾到中
第三次夯土夯实中
杆件与打印基础进行锚筋
侧向拉力试验
实验结果满足要求
项目相关人员留影纪念
现场接受采访
分析总结:该项目属于世界首创,与传统工艺比较,仅用25%的材料就能满足实际需求,大大地减少了构件的自身重量,便于运输和吊装,尤其在交通不便的环境下作业(荒漠、沼泽等区域),可以加快项目的实施进度。优势非常明显,但需要我们思考的是,打印混凝土层与层之间是构件的薄弱环节,在服役的过程中是否能经受得起外界环境有害侵蚀(例如硫酸根离子、氯离子),在苦寒区域是否能经受得起冻融破坏,最后打印构件与钢结构的链接是否能经受起疲劳实验?
国内江苏某单位首次推出了全球首款3D打印的二级护岸,这条长430米的3D打印护岸就已经被安装成功,除了能降低施工难度、缩短施工时间之外,它还有降低造价成本、生态环保的优点。
吊装构件
构件直接拼装
工人协助铺装
构件背面
安装后的背面整体效果图
工人进行局部微调
种植绿植后的效果
填土种植后的效果
运营一段时间后的现场效果
生态空洞让水系不断流
分析总结:项目的整体实施过程中可以清晰的发现,相较于传统混凝土现浇或预制,都有一定的优势,不管在工期上、总体费用上,还是在美观度上。但也存在着一定的隐患。譬如,打印构件外观还是比较粗糙的,后期较容易出现污染或返碱情况,如何维护?局部地基沉降,会不会对构件的完整性造成伤害?长年累月的接触温润潮湿的空气,构件的耐久性如何?
总结
借助东南大学张亚梅教授的一句话作为结尾:3D打印建造是一个复杂的系统工程,包括设备系统、软件系统、混凝土材料、打印、建筑结构设计、施工、验收交付等。3D打印建造技术向前的推进,缺少了任何一个环节都不行,因此需要学科之间、学界与业界之间的通力合作。3D打印技术与传统的建造技术不同,各个环节的技术要求更高,从设备、软件到材料、打印、结构性能等方面都需要有基础研究来支撑其应用。但从实验室研究到实际的应用,不是实验室研究结果的简单放大,而是在实际应用中需要解决更多更复杂的问题,比如现场连续泵送打印时,环境条件、泵送压力和距离等都和实验室大不相同。因此,学界和业界要通力合作,学界的基础研究要以应用为目标,针对应用场景开展基础研究;业界也要依靠学界来解决实际应用中遇到的基础性的技术难题。
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