3D打印生土建筑技術研究進展*

史慶軒 霍 建 武喜凱 陶 毅

(1.西部綠色建筑國家重點實驗室, 西安 710055; 2.西安建筑科技大學土木工程學院, 西安 710055)

0 引 言

生土作為一種天然建筑材料,因其具有取材方便、造價低廉、熱工性能好、可重復使用、無污染等優點,一直被廣泛應用于世界各地,形成各具特色和風格的生土建筑。我國生土建筑應用較多,從古代留存的烽火臺、墓葬和古城遺址等,到近現代的福建客家土樓、西北黃土高原上的窯洞,特別是我國村鎮大量采用的夯土建筑和土坯建筑。但由于生土強度低、耐久性不足以及建造工藝獨特等,制約了生土建筑的進一步發展。

3D打印技術是適應數字化和智能化而出現的一種新型施工工藝,可極大地提高建造效率、減少原材料的損耗。目前3D打印技術在建筑領域的應用主要針對混凝土和其他水泥基材料。為契合低碳、綠色和智能建造的發展理念,3D打印生土建筑具有潛在的優勢,且還可通過就地取材減少運輸和施工過程中的碳排放[1-3]。Alhumayani等采用標準生命周期評估法,針對生土和混凝土材料,分析了傳統和3D打印等建造方式對環境的影響,認為3D打印生土建筑對環境綜合影響最小,傳統混凝土建筑對環境綜合影響最大[4]。

3D打印生土建筑技術的發展較晚。1997年,美國學者Joseph Pegna首先提出3D打印建筑的設想[5];2010年后,對3D打印生土建筑的配合比設計和材料性能等方面展開研究,并逐步應用于建筑領域[6]。從3D打印生土材料的制備、可打印性能和力學性能等方面對3D打印生土建筑技術的發展現狀進行綜述,為進一步開展相關研究和技術推廣提供參考。……