近年來,隨著人力成本,安全、環保等方麵的要求不斷提升,建築業(ye) “傳(chuan) 統建造方式”的各種弊端也日益顯現。由此,代表該行業(ye) 未來發展的“3D打印房屋”技術則成為(wei) 了社會(hui) 關(guan) 注的焦點。
基於(yu) 此,各種不同概念的“3D打印房屋”技術一時間紛紛亮相:有打印整體(ti) 房屋的,有打印部分房屋部件的,有打印單體(ti) 空間的。在打印的原材料方麵,也可謂五花八門,普通標號水泥、石膏、礦山廢料、垃圾再處理……那麽(me) ,對建築施工企業(ye) 而言,該如何選擇即能滿足施工要求,又能符合國家建築領域相關(guan) 施工規範和標準的“3D打印房屋”技術呢?接下來,筆者就從(cong) 兩(liang) 個(ge) 維度來進行分析。
“3D打印房屋”技術的根本——打印原材料!
“一隻巨大的噴頭像奶油裱花一樣源源不斷噴出 ‘油墨’,而‘油墨’層層疊出的就是建築的牆體(ti) ……”這個(ge) 就是“3D打印房屋”技術的基本施工場景,而其中的“油墨”就是建築的原材料。
(“3D打印房屋”技術的基本施工場景)
近日,有媒體(ti) 曾曝出,某企業(ye) 聲稱能在24小時內(nei) 就整體(ti) 打印出一套房子。那麽(me) ,如此“速建而成”的建築,它的打印原材料會(hui) 是什麽(me) 呢?
首先,可以確定的是,24小時就能整體(ti) 打印好的建築,所使用的一定不是當前世界各國普遍認可的“普通標號水泥”!因為(wei) ,普通水泥的初凝時間是180分鍾也就是3個(ge) 小時,而且水泥在24小時之內(nei) 不可能完全固化。
因此,該建築可能使用的隻有以下幾種材料:第一,就是有良好的快幹及一定強度的“石膏”。不過,石膏吸水率較高,容易變質等缺點對房屋的結構性有著很大的影響。其次,就是通過強堿激發水泥強度的“快幹水泥”,這種水泥雖然幹的快,但後期粉化很嚴(yan) 重。除此之外,就是各種礦山尾料、建築垃圾等再生材料,但因這些材料在成分方麵的不確定,無論在環保還是耐久性方麵,一直沒有獲得國家相關(guan) 政策的認可。
由此可見,要想打印出符合現有國家建築領域相關(guan) 施工規範和標準的建築,在原材料方麵,最穩妥的還是我們(men) 常見的“普通混凝土”。
眾(zhong) 所周知,“普通混凝土”的構成是水泥、水、砂和大顆粒的石子。然而,由於(yu) 技術的局限性,目前國際上的“3D打印房屋”領域的相關(guan) 企業(ye) ,基本隻能使用“小顆粒細骨料”作為(wei) 打印原材料,也就是我們(men) 上述所說的石膏、粉末狀再生材料等。目前,在全球範圍內(nei) ,能夠實現以“普通標號鋼筋混凝土”作為(wei) 打印原材料,所生產(chan) 的3D打印機“噴頭”可噴出帶有石子的“大顆粒重骨料混凝土”的企業(ye) 隻有一家!而這家企業(ye) 就是來自中國的北京華商陸海科技有限公司(簡稱:華商陸海)。
整體(ti) 打印的施工工藝,抗震性更高!
眾(zhong) 所周知,衡量建築能否達標的關(guan) 鍵因素就是抗震性,也就是我們(men) 經常所說的“是否堅固”!在“3D打印房屋”領域,目前主要分為(wei) “整體(ti) 打印”和“預製打印”兩(liang) 種施工工藝。其中,預製打印的主要工藝就是將事先做好的梁、板、柱、牆等建築構件,通過像搭積木的方式,在施工現場進行拚合。這種工藝方法,門檻較低,所拚合的“樂(le) 高式”建築,在結構穩定性和抗震性有著很大的安全隱患。
相比之下,基於(yu) “3D整體(ti) 打印”技術所建造的房屋,因其“一體(ti) 化”的穩定結構方式,在“抗震性”方麵甚至超過了傳(chuan) 統工藝建造的建築。然而,這種技術手段卻因其複雜的“工序流程”及龐大的“設備結構”,目前在世界範圍內(nei) 能夠實現的企業(ye) 也可謂“鳳毛麟角”。不過可喜的是,我們(men) 剛提到的“全球唯一一家實現以‘普通標號的鋼筋混凝土’作為(wei) 打印原材料”的華商陸海便是該領域的全球佼佼者。
2018年10月,華商陸海曆時2個(ge) 月,成功打印出了一座麵積超過600平米的“新溫莎城堡”。據該企業(ye) 相關(guan) 技術人員介紹,該建築如按傳(chuan) 統的建築工藝至少需9個(ge) 月的建設周期,而使用華商陸海“直接澆灌成型”技術的3D打印設備後,實際施工周期縮短到了短短的2個(ge) 月。在大幅縮短建築周期的同時,在人工和建築材料方麵,也比傳(chuan) 統建築工藝節省了60%以上。在建築驗收環節,“新溫莎城堡”完全符合現有的國家施工規範和標準!
(華商陸海使用“整體(ti) 打印”技術而建的新溫莎城堡)
據了解,能夠整體(ti) 出如此大體(ti) 量的建築,所使用的設備就是華商陸海自主研發的“龍門式建築3D打印機”。這款大型打印設備不僅(jin) 能夠打印平房、別墅等“單戶住宅建設”,同時還能打印如高層公寓、大型商業(ye) 建築、橋梁等“多戶住宅建設”和“基礎設施建設”。
而在成本方麵,華商陸海“龍門式建築3D打印機”單台從(cong) 幾十萬(wan) 到數千萬(wan) 的企業(ye) 定製化價(jia) 格,是大多數建築企業(ye) 所能接受的,而基於(yu) 智能化的編程工序,建築工人學習(xi) “3D建築打印”技術門檻也大幅下降,為(wei) 建築企業(ye) 新技術人才的儲(chu) 備提供了更大的空間。
(華商陸海“龍門式建築3D打印設備”)
在實現了各類建築整體(ti) 打印的同時,華商陸海在2019年伊始,還推出了基於(yu) “單體(ti) 建築”裝配工藝的“3D裝配式建築”產(chan) 業(ye) 版塊。
據了解,這種主要針對私宅及中小型公寓修建和改造的新建築方式,以“豎著建、橫著用”的產(chan) 品理念,不僅(jin) 可滿足置業(ye) 者的實際居住需求,同時在建築的抗震性方麵更是實現了與(yu) “整體(ti) 房屋打印”同樣的標準等級。
據建築領域相關(guan) 學者分析,華商陸海這種“豎著打印、橫著使用”的理念,是全球“3D裝配式建築”當前最佳的解決(jue) 方案。因為(wei) ,不管是一個(ge) 單體(ti) 臥室,還是單體(ti) 客廳或廚房,每一個(ge) 整體(ti) 功能性房間通過“豎著打印”的建造場景,可更好的夯實結構密度,從(cong) 而增強單體(ti) 建築的抗震性;然後再“橫著用”的使用場景中,以擴大單體(ti) 建築的受力麵積,增強了整體(ti) 建築的穩定性。另外,值得關(guan) 注的是,在裝配的過程中,通過四個(ge) 吊點就能把幾噸甚至幾十噸重的單體(ti) 功能建築吊裝起來,這樣超強的結構穩定性,也隻有華商陸海獨有的以“普通標號的鋼筋混凝土”作為(wei) 打印原材料的技術優(you) 勢才能實現。因此,這種甚至可稱之為(wei) “抗震掩體(ti) ”的建築是值得居住者信賴的。
綜上所述,筆者認為(wei) 對於(yu) “3D打印房屋”技術的直接受益方——建築企業(ye) 而言,在選擇該技術的供應商過程中,應屏蔽如 “24小時”、“1000元/平米建造成本”等噱頭,而更多的去了解如打印原材料以及打印建築結構的抗震性。因為(wei) ,無論是基於(yu) 法律約束還是企業(ye) 責任,建築的質量及合標性都是最關(guan) 鍵的。
相應的,對於(yu) “3D打印房屋”技術的輸出方,也都應如“華商陸海”一樣從(cong) 建築企業(ye) 和居住者的角度出發,通過踏踏實實的技術研發和實踐,並以此打印出真正能“居住”的房子,這才是一個(ge) 企業(ye) 責任和義(yi) 務,這樣的成果同時也能夠給企業(ye) 帶來豐(feng) 厚的市場回報。
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