摘要 摘 要：3D 打印混凝土技术指的是应用 3D 打印技术， 采用特殊的混凝土材料作为粘合材料， 然后逐层打印并粘合形成建筑工程。与传统的混凝土施工技术相比，3D 打印混凝土技术施工速
摘 要：3D 打印混凝土技术指的是应用 3D 打印技术， 采用特殊的混凝土材料作为粘合材料， 然后逐层打印并粘合形成建筑工程。与传统的混凝土施工技术相比，3D 打印混凝土技术施工速度快，并且成本较低。对此，本文首先对 3D 打印混凝土技术的原理和优势进行介绍，然后对 3D 打印混凝土技术所需设备进行分析，并对 3D 打印混凝土技术在建筑工程施工中的应用方式以及未来的发展趋势进行详细探究。
关键词：3D 打印混凝土技术;原理;优势;设备;应用
1 3D 打印混凝土技术及工作原理
3D 打印混凝土技术的应用基础是数字模型，通过利用混凝土以及其他粘合材料，即可层层打印、堆积形成三维物体。3D 打印混凝土技术可将计算机技术、数字化技术、机械制造技术以及材料科学等进行有效结合。在 3D 打印混凝土技术的实际应用中，首先需构建建筑工程模型，然后将模型导入至计算机中，通过计算机系统指令，即可实施打印工作，结合项目建设要求制定路线，根据路线浇筑混凝土材料，层层打印即可形成整个建筑工程。
2 3D 打印混凝土技术优势
2.1 可提升施工效率与传统的建筑工程施工方式相比，采用 3D 打印技术能够有效提升建筑工程施工效率。比如，在发生地震等地质灾害后，可利用 3D 打印混凝土技术快速构建安置房，即可满足灾民居住要求。另外，在 3D 打印建筑工程施工中，只需少数施工人员，有利于节约施工成本。
2.2 社会效益高在传统的建筑工程施工中，不可避免的会对周边环境造成不良影响，比如粉尘污染、噪音污染等。通过将 3D 打印混凝土技术应用于建筑工程施工中，施工现场噪声污染小，同时还可减少施工现场建筑垃圾、扬尘污染等，环境效益比较高。
2.3 可实现设计和施工自由模式在 3D 打印混凝土技术的应用中，可在数字化以及快速打印的基础上建设建筑工程。在建筑工程设计中，设计人员无需考虑结构加工以及安装过程。
3 3D 打印混凝土相关配套设备
3.1 混凝土 3D 打印机在 3D 打印混凝土施工技术的应用中，必须使用混凝土 3D 打印机，但是在当前的建筑市场中，没有商用混凝土打印机。普通桌面级 3D 打印机的原理与混凝土喷射施工方式大致相同，通过喷射机可挤出混凝土材料，喷射机可对混凝土出料速度进行有效控制，喷嘴可在三维软件的控制下对模型范围进行调整。混凝土 3D 打印机是由支撑框架、储料装置、传动设备、喷嘴等所组成的。其中，支撑框架为打印机的外部框架，储料装备可储存混凝土材料，传动设备包括电动机、导轨以及同步带。为了有效满足 3D 打印机的使用特性以及 3D 打印精度要求，出料嘴大小不宜过大，另外，对于粗集料，不能应用于 3D 打印混凝土建筑工程施工中，而对于喷嘴直径，则应根据打印机结构件的尺寸以及精度要求进行有效控制。
3.2 混凝土 3D 打印软件 3.2.1 建模软件在 3D 打印技术建模过程中，常用建模软件包括 3DMAX、Pro-E 以及 AutoCAD，这类软件操作方式便捷，并且应用成本比较低。
3.2.2 切片软件切片软件可利用建模软件，将 STL 文件转换为 G 代码，常用切片软件类型包括 Cura、Skein-forge 以及 Slic3r。
4 建筑工程 3D 打印混凝土施工要点
4.1 3D 打印混凝土在 3D 打印混凝土技术的应用中，要求混凝土浆体材料应达到一定的使用性能：①要求混凝土浆体材料具有良好的可挤出性。在 3D 打印技术的应用中，通过打印机前端的喷嘴即可挤出混凝土浆体，然后实施打印过程。对于浆体颗粒大小，应根据喷嘴口的大小进行调整，为了避免在打印过程中发生堵塞问题，应注意避免使用大颗粒集料，确保浆体挤出的通畅性;②要求混凝土浆体具有良好的粘聚性，只有提升混凝土浆体的粘聚性，才能够保证在喷嘴挤出过程中不会中断，同时避免打印遗漏。另外，3D 打印建筑工程是层层积累粘合的过程，而每一层的粘合是 3D 打印混凝土建筑施工的难点，对此，要求浆体材料具有良好的粘聚性，这样才能够保证建筑工程施工质量;③在 3D 打印建筑工程施工中，只有提升浆体材料的可挤出性以及粘聚性，才能够保证建筑工程打印和硬化后的使用性能。另外还应注意，在 3D 建筑工程施工中，应保证结构打印完成后不会发生坍塌、倾斜等故障，对此，需对建筑结构做好保护工作。
4.2 3D 打印混凝土的施工 3D 打印混凝土是混凝土材料层层堆积的过程，在实际打印过程中，可能会发生台阶效应，结构表面比较粗糙，不仅会影响施工精度，而且还会影响建筑工程美观性。对此，在 3D 打印建筑工程施工中，可采取以下改进措施：①结合实际情况适当缩小打印喷嘴口径，降低台阶高度，提升施工效率以及结构面的平整性;②在建筑工程结构打印成型后，应及时进行抹平处理。为了有效解决上述施工问题，在 3D 打印混凝土施工技术的应用中，可采用轮廓建筑工程施工工艺。轮廓建筑工艺是由轮廓打印系统以及内部填充系统所组成的，在该项施工工艺的应用中，首先进行建筑工程外部轮廓打印，然后再向结构内部填充浆体材料，进而形成混凝土结构件。该项施工工艺的应用优势为：在打印机喷嘴上可安装泥刀，而泥刀则能够保证建筑打印的平整性。
5 3D 打印混凝土技术的发展趋势
建筑行业为劳动密集行业，施工强度比较大，需组织大量施工人员。通过将 3D 打印混凝土技术应用于建筑工程施工中，能够有效促进建筑行业稳定发展。但是，现如今，3D 打印混凝土技术依然处于初期发展阶段，在实际应用中还存在一些不足，对此，在 3D 打印混凝土技术的发展应用中，应注意以下几点：①加强混凝土施工材料的研究。3D 打印混凝土技术水平比较低，在建筑工程施工中缺乏系统和理论的研究，为了促进该项技术的发展以及应用，应加强对于 3D 打印混凝土施工原材料、配合比设计等方面的研究。在具体的施工过程中，还应结合建筑工程施工要求对施工材料种类以及配合比设计方案进行优化调整;②加强 3D 打印设备配套软件和硬件的研究。在建筑工程 3D 打印混凝土技术的应用中，应采用打印机以及计算机软件，首先在计算机中设计建筑工程三维模型，然后再通过相关软件控制进行 3D 打印。在此过程中，应加强对于自动化控制技术的研究，以期达到良好的建设效果;③加强打印工艺的研究。在建筑工程 3D 打印施工过程中，为了能够有效提升 3D 打印施工效率，应合理制定打印施工方向，并对打印喷头的爬升过程进行有效控制。另外，在 3D 打印混凝土施工技术的应用中，在建筑工程打印高度方面依然有一定的限制，而现如今，建筑工程建设土地资源紧缺，对此，在 3D 打印混凝土技术的发展中，还应对打印高度进行深入研究，同时保证建筑工程结构强度以及配筋强度。
6 结 语
综上所述，本文主要对 3D 打印混凝土施工技术在建筑工程中的应用方式进行了详细探究。近年来，3D 打印技术逐渐兴起，为建筑行业工业化发展奠定了基础，能够有效提升建筑工程施工效率，提升施工过程自动化水平。在 3D 打印混凝土技术的应用中，应结合实际情况优化混凝土材料配置，对打印工序进行有效控制，同时还应加强对 3D 打印混凝土技术的研究力度，以促进建筑行业可持续发展。
参考文献
[1]郝 诚.基于混凝土的 3D 打印机[J].科技风，2017，4(12)：7.
[2]王津红，李慧莉，丁晓博.3D 打印建筑技术应用研究[J].建筑与文化， 2016，2(9)：224-225.
《3D 打印混凝土技术的建筑工程应用分析》来源：《建材与装饰》，作者：王 波。
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