日本清水建設(shè)采用3D打印建筑模板縮短6成工期

來源：隧道網(wǎng)

在建筑行業(yè)，為實現(xiàn)省力化施工，構(gòu)件的預(yù)制化是關(guān)鍵點。通過3D打印技術(shù)打印建筑模板作為一種全新的解決方案，將預(yù)制化的概念引入了現(xiàn)場施工，只需要有建筑物的3D CAD數(shù)據(jù)，就可以自由且迅速地打印出任何曲面形狀，還極大地提高了設(shè)計的自由度。

△3D打印機正在建造建筑模板

△通過3D掃描儀測量成品的形狀

在此之前，清水建設(shè)多次測試其3D打印產(chǎn)品的質(zhì)量和耐久性等，這次在一個真正的鐵路建設(shè)項目得到應(yīng)用。該項目的具體內(nèi)容是建造一個用于覆蓋交通廣場上方的大型平臺，模板被用于建造人行天橋的柱腳基礎(chǔ)和4個柱狀構(gòu)件。
這是清水建設(shè)首次在土木工程項目中采用大規(guī)模3D打印建筑模板，并使用了他們自主開發(fā)的纖維增強砂漿“LACTM”，目前項目正在建設(shè)中。柱腳基礎(chǔ)的建筑模板作為非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件，在設(shè)計中將不具備任何承載能力。

△建筑模板運至現(xiàn)場，進行配筋后澆筑混凝土

另外，清水建設(shè)還利用了一臺配備了“混凝土DX實驗室（LACTM和技術(shù)研究所的專用實驗設(shè)施）”的材料擠出式3D打印設(shè)備，層壓成型了一個造型特殊（從圓形底座向頂部扭轉(zhuǎn)變成花瓣狀）的柱子的建筑模板。

因為柱子的體積很大，高度為4.2m，直徑為2.2～2.7m，清水建設(shè)將一根柱子的建筑模板水平分為3部分、垂直分為2部分后，再使用3D打印機層壓成型。制作完成后，模板被運送到施工現(xiàn)場，先組裝就位，再澆筑混凝土，形成了4個形狀特殊的柱子。

△3D打印建筑模板中

△現(xiàn)場組裝及澆筑混凝土

高強度高韌性的新型3D打印材料
LACTM纖維增強砂漿是清水建設(shè)獨立開發(fā)的3D打印材料，是在普通砂漿使用的水泥和沙子中加入了硅粉、高性能減水劑和6mm長的合成短纖維，使其在打印模板之類的薄部件時，也能夠保持住形狀，達到2m以上的高度。

其次，利用LACTM層壓成型的構(gòu)造物還具有出色的耐久性，且層疊面高度一體化，以至于單純通過目視并不能看出來構(gòu)造物是被一層層打印出來的，內(nèi)部幾乎沒有氣泡和空隙，水、空氣不易進入，延緩了劣化的速度。當(dāng)清水建設(shè)對暴露在外面一年多的試驗品進行表面吸水試驗時，發(fā)現(xiàn)完全沒有水滲入。

3D打印的優(yōu)勢
使用3D建筑打印機造出來的建筑模板，無需現(xiàn)場組裝和脫模，也減少了養(yǎng)護后脫模的等待時間。
清水技術(shù)研究所社會系統(tǒng)技術(shù)中心的首席研究員小倉大季說：“我們向客戶提出了這種方案，并強調(diào)了3D打印能縮短工期的優(yōu)勢。”
清水建設(shè)通過這種新興技術(shù)，只用7天就做完了標準施工方法需要18天的作業(yè)內(nèi)容，能節(jié)省了60%的施工時間。

清水建設(shè)眼中未來的施工現(xiàn)場
隨著3D建筑打印機的廣泛使用，清水建設(shè)已經(jīng)嘗試著描繪出了未來建筑工地的模樣。目前，工地上的主要作業(yè)內(nèi)容是澆筑混凝土，會有泵車和其他車輛來來往往。而第二階段則將是攜帶打印機到工地并現(xiàn)場安裝打印結(jié)構(gòu)。最后，第三階段的目標是打印機自動創(chuàng)建和安裝設(shè)計自由度高的結(jié)構(gòu)。

首席研究員小倉大季表示：“首先，我們希望實現(xiàn)現(xiàn)場打印。對于預(yù)制件，可以運輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸是有限的，但通過現(xiàn)場打印，我們可以直接建造更大尺寸的結(jié)構(gòu)，也省去了運輸成本�！�