2019年度“北京凯盛优科房屋杯”混凝土与水泥制品行业技术革新奖项目展示 

2020-06-17 16:19 发布

2019年度“北京凯盛优科房屋杯”混凝土与水泥制品行业技术革新奖工作于2019年5月启动,至12月圆满完成。报名期间共收到有效申报项目80项。经过专家评审委员会的初评及终评,其中 “技术开发类”33项、“技术改造类”3项、“技艺工法类”1项共计37个项目获奖:一等奖4项、二等奖13项、三等奖20项。

一等奖项目(技术开发类):混凝土制品3D打印关键技术研究与应用
主要完成单位:中国建筑股份有限公司技术中心、建研华测(杭州)科技有限公司
主要完成人:张涛、霍亮、蔺喜强、李国友、戢文占、田冠飞、路兰、田野、鲍克蒙

项目概况:
本项目开展了混凝土3D 打印材料配制技术、混凝土3D 打印专用添加剂、混凝土制品3D 打印设备及控制系统开发、混凝土制品3D 打印工艺及应用技术的研究,创新的利用触变剂、调凝剂的复配技术、混凝土制品3D打印设备的设计开发和控制技术以及混凝土制品3D打印工艺等,解决了混凝土3D 打印材料性能与打印工艺参数的匹配性问题,降低了混凝土施工的劳动强度、减少了材料的浪费,改善了建造环境,实现了混凝土制品的3D打印应用。

利用本项目开发的3D打印混凝土和打印设备成功实现了二层建筑的现场打印建造,并实现景观部品、装饰构件及全固废混凝土制品的打印应用。利用本项目技术开发的打印设备成功应用于国内浙江大学、长沙理工大学、同济大学、澳大利亚斯威本大学、美国新墨西哥州立大学、中建中东公司等。
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原位3D打印办公楼
主要创新点:
一、打印混凝土调凝技术,研发了适合不同胶凝材料组成的凝结时间调凝剂,可根据应用需要灵活调整凝结时间,保证混凝土即满足打印工艺要求,又符合力学性能的要求;实现了利用普通混凝土原材料,配以添加剂就可制备出符合打印和应用要求的混凝土材料。

二、工业固废打印混凝土配制技术,利用碱激发技术,以矿粉、钢渣粉、尾矿砂为原料配制出符合打印要求的混凝土;实现了环境减负又为固废的消纳和利用提供了新技术。

三、混凝土3D 打印工艺试验平台,根据不同工艺需求,如打印层厚、打印速度、层间间隔环境温度等变化对打印材料性能需求的不同,进行调整,解决了材料性能与工艺匹配的问题,形成可满足不同应用的打印工艺,实现了从缩小比例构件到足尺构件、从规则构件到异形构件、以及不同纹理和装饰效果的部品构件打印。

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足尺寸建筑构件打印
应用效果:
2019年完成了首例原位3D打印二层楼房的施工,建筑面积约230平方米,高度7.2米,墙体、构造柱等竖向构件采用原位打印施工,主要用于办公和展示,获得中央二套、人民日报、央视、新华网、经济日报等各大主流媒体的报道。
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利用开发的混凝土3D 打印材料进行实体打印。控制室尺寸为3m×2m× 2.4m。在房屋打印过程中需要3~4人参与,其中2人制备打印材料,1人操控打印机,1人辅助工作。整个房屋的打印机的打印速度是100~150mm/s,挤出宽度40mm,每层打印厚度12.5mm,整个房屋安装需2小时。实施中采用了打印构件拼装、现场打印、异型构件打印等不同工艺。通过本次应用充分表明本项目的技术成果的可行性。
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3D打印控制室

混凝土3D 打印具有免模板的技术优势,除了打印房屋建筑外,另一个应用途径是打印特殊形状的市政景观小品和装饰部品。
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3D打印复合外墙挂板

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3D打印公共设施及异形模型

利用本项目技术开发的HC-3DPRT型打印设备应用于浙江大学、长沙理工大学、内蒙古科技大学、新加坡Pan-UnitedConcrete Pte Ltd、澳大利亚斯威本大学、美国新墨西哥州立大学、中建总公司中东分公司等。

浙江大学主要运用该系统用于本科生的教学演示,使其了解土木工程新型材料、复合材料及工业固体废弃物在混凝土3D打印方面的进展情况,同时用于软件教学,培养学生将3维模型转化为2维模型的数据化操作。长沙理工大学应用该系统进行本科生、研究生的教学演示,使其充分了解智能建造技术及新型材料在土木工程行业应用的进展情况,同时也为研究生、本科生开展创新性研究等提供平台。
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浙江大学打印作品

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浙江大学打印作品

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内蒙古科技大学打印作品

新加坡Pan-UnitedConcrete Pte Ltd,主要用于园林个性化定制的混凝土构件,并在新加坡公园与透光混凝土结合,定制了透光3D长凳。澳大利亚斯威本大学主要应用于Prof.Jay Sanjayan课题组研究生和博士生教学、材料研究,Prof.Jay主研两种流行的三维混凝土打印方法,即挤压法和粉末法,其中运用中建技术中心与建研华测公司研发的实验室级HC-3DPRT设备很好的将挤压式与混凝土3d打印材料结合起来,材料主要包括地质聚合物混凝土、低碳混凝土等。
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新加坡Pan-UnitedConcrete Pte Ltd透光

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斯威本大学设备调试

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新墨西哥大学构件打印

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异形构件打印

值得期待的是, 3D打印建筑技术的应用发展,符合我国工程建设的装配化、机械化、智能化和绿色化为特征的建筑产业现代化的发展方针,也是助推我国经济转型升级的重大举措。相信会有更多的企业和单位逐渐投身于3D 打印建筑领域。随着越来越多的技术突破和科研创新,3D 打印建造技术也会日趋成熟,从而为建筑业的高速发展带来无限的无限活力。
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