歡迎您來(lái)到中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)官方網(wǎng)站
2021混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)
【混凝土科技獎(jiǎng)】3D打印技術(shù)在建筑工程中的裝飾性建筑部品應(yīng)用研究
時(shí)間:2023-01-10    來(lái)源:CCPA科技工作部 程倩    分享:
2021年度中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)工作于2021年5月啟動(dòng),至12月圓滿完成。報(bào)名期間共收到有效申報(bào)項(xiàng)目44項(xiàng)。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家評(píng)審委員會(huì)的初評(píng)及終評(píng),共計(jì)33個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng),包括一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)18項(xiàng)、三等獎(jiǎng)14項(xiàng),其中“科技進(jìn)步類(lèi)”16項(xiàng)、“技術(shù)發(fā)明類(lèi)”1項(xiàng)、“技術(shù)革新類(lèi)”16項(xiàng)。?



2021年度中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)

混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)?技術(shù)革新類(lèi)

項(xiàng)目展示

2021年度中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)工作于2021年5月啟動(dòng),至12月圓滿完成。報(bào)名期間共收到有效申報(bào)項(xiàng)目44項(xiàng)。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家評(píng)審委員會(huì)的初評(píng)及終評(píng),共計(jì)33個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng),包括一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)18項(xiàng)、三等獎(jiǎng)14項(xiàng),其中“科技進(jìn)步類(lèi)”16項(xiàng)、“技術(shù)發(fā)明類(lèi)”1項(xiàng)、“技術(shù)革新類(lèi)”16項(xiàng)。


三等獎(jiǎng)項(xiàng)目

3D打印技術(shù)在建筑工程中的裝飾性建筑部品應(yīng)用研究




主要完成單位:中鐵四局集團(tuán)有限公司、安徽數(shù)智建造研究院有限公司、安徽中鐵工程材料科技有限公司

主要完成人:于健、黃海、劉道學(xué)、彭建偉、耿天寶





項(xiàng)目概況


3D打印即快速成型技術(shù)的一種,它是以計(jì)算機(jī)模型文件為基礎(chǔ),通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng),利用激光束、熱熔噴嘴等方式將粉末狀金屬、陶瓷或塑料等可粘合材料,通過(guò)電腦控制把“打印材料”通過(guò)逐層堆積黏結(jié)的方式來(lái)制造物體的技術(shù)。而3D打印混凝土技術(shù)是在3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的應(yīng)用于混凝土施工的新技術(shù),3D打印混凝土技術(shù)在打印過(guò)程中,無(wú)需傳統(tǒng)混凝土成型過(guò)程中的支模過(guò)程,是一種最新的混凝土無(wú)模成型技術(shù),同時(shí)3D打印機(jī)械在計(jì)算機(jī)軟件的控制下,使用具有高度可控制擠壓性的水泥基漿體材料,可以快速打印梁板柱等構(gòu)件、精確定位面板和孔洞,可實(shí)現(xiàn)超復(fù)雜大尺寸建筑構(gòu)件的三維快速制設(shè)計(jì)制作。

3D打印混凝土技術(shù)與傳統(tǒng)制造工藝相比,采用3D打印這一創(chuàng)新的制造工藝為水泥基材料中的應(yīng)用帶來(lái)諸多優(yōu)勢(shì):(1)突破傳統(tǒng)建筑技術(shù)的限制,設(shè)計(jì)打印結(jié)構(gòu)更獨(dú)特的建筑;(2)可以極大提高制作復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)的速率,并降低難度;(3)可以設(shè)計(jì)特殊的功能結(jié)構(gòu)以滿足聲學(xué)、熱學(xué)等方面的要求;(4)更加綠色環(huán)保,可降低物耗、能耗,減少建筑業(yè)對(duì)環(huán)境、噪聲污染;(5)不需要使用模板,縮短工期,節(jié)約人工,節(jié)約成本。由于以上優(yōu)勢(shì),3D打印混凝土技術(shù)將成為混凝土發(fā)展歷程上一次重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn),顯示出廣闊的前景。

本研究課題計(jì)劃根據(jù)依托項(xiàng)目的通用和專(zhuān)用裝飾性建筑部品的力學(xué)、耐久性能和外觀尺寸造型等要求,針對(duì)性地對(duì)打印材料、打印設(shè)備及控制系統(tǒng)展開(kāi)深入研究,對(duì)裝飾性建筑部品的3D打印電子模型設(shè)計(jì)和三維轉(zhuǎn)化方案、打印原材料的改進(jìn)和性能評(píng)價(jià)測(cè)試、機(jī)械設(shè)備和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造等三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,最終利用3D打印建造技術(shù)建造出滿足要求的裝飾性建筑部品。在依托項(xiàng)目上成功應(yīng)用,形成了3D打印裝飾性建筑部品的產(chǎn)業(yè)化,該項(xiàng)研究成果總結(jié)出來(lái)的方法原理可為后期利用3D打印建造技術(shù)建造傳統(tǒng)建筑物的研究提供借鑒與參考,從而推動(dòng)3D打印建造技術(shù)在建筑行業(yè)領(lǐng)域的推廣。



主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)



(1)揭示3D打印混凝土微觀結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑速率機(jī)理,深入分析觸變劑、CSH凝膠、砂灰比、凹凸棒石等核心要素,為3D打印混凝土可打印性的調(diào)控建立理論基礎(chǔ)。

(2)基于性能設(shè)計(jì),研制了一種3D打印建造專(zhuān)用水泥基復(fù)合材料,具備以下特性:高微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑速率、微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑速率與打印間隔時(shí)間匹配性好、可工作時(shí)間可控(30-75min)、高觸變性、可泵送、擠出性好、無(wú)開(kāi)裂、尺寸穩(wěn)定性好。

(3)開(kāi)發(fā)了一種評(píng)價(jià)3D打印混凝土建造性(承載力及形變量)的裝置:通過(guò)在3D打印混凝土試樣上部加載,讀取壓力傳感平臺(tái)的加載數(shù)值和位移刻度盤(pán)的數(shù)值,得到所測(cè)3D打印混凝土的承載力與厚度、寬度的形變量。

(4)研制出3D混凝土打印機(jī)及連續(xù)供料成套裝備,具備連續(xù)供料、攪拌、泵送和打印功能,包括有攪拌螺旋擠出機(jī)、連續(xù)式制漿機(jī)、螺旋泵送機(jī)和自動(dòng)化控制系統(tǒng),解決傳統(tǒng)3D打印建筑構(gòu)件效率較低的技術(shù)難題;

(5)形成裝飾性部品3D打印“鋼混協(xié)同”工藝工法,融合3D打印混凝土的成型方式和鋼筋體系制作施工工藝。



應(yīng)用效果



3D打印景觀小品效果圖

3D打印景觀小品實(shí)景圖

3D打印景觀涼亭效果圖

3D打印景觀涼亭實(shí)景圖

3D打印景觀小橋效果圖

3D打印景觀小橋?qū)嵕皥D

課題同步開(kāi)展了產(chǎn)業(yè)化研究,已經(jīng)承接并完成了余杭塘河流域水環(huán)境綜合治理PPP項(xiàng)目經(jīng)理部生活區(qū)3D打印建造景觀工程,南京瓜埠鎮(zhèn)豐原路橋欄桿修繕工程,南京江北新區(qū)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研創(chuàng)園籃球場(chǎng)配套工程、設(shè)備用房、公交站臺(tái)工程,南京南部新城3D打印景觀工程、巢湖佰和佰楽兒童樂(lè)園景觀工程等項(xiàng)目,初步形成了一套“規(guī)劃-設(shè)計(jì)-生產(chǎn)-施工的3D打印建造產(chǎn)業(yè)鏈”,產(chǎn)生了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。


企業(yè)介紹



中鐵四局集團(tuán)有限公司,是世界500強(qiáng)企業(yè)——中國(guó)中鐵股份有限公司的“標(biāo)桿”成員單位。擁有1個(gè)博士后科研工作站,2個(gè)國(guó)家級(jí)技術(shù)中心,11個(gè)省級(jí)企業(yè)技術(shù)中心,5個(gè)省級(jí)工程(技術(shù))研究中心,榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)12項(xiàng)、國(guó)家級(jí)工法24項(xiàng)、國(guó)家授權(quán)專(zhuān)利1611項(xiàng)。先后被評(píng)為“全國(guó)文明單位”“國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范企業(yè)”“全國(guó)重合同守信用企業(yè)”“全國(guó)工程建設(shè)質(zhì)量管理優(yōu)秀企業(yè)”“全國(guó)建筑科技進(jìn)步與技術(shù)創(chuàng)新先進(jìn)單位”“中國(guó)品牌文化影響力十大最具價(jià)值品牌”“中國(guó)企業(yè)形象管理典范單位” “全國(guó)模范勞動(dòng)關(guān)系和諧企業(yè)”“全國(guó)質(zhì)量誠(chéng)信標(biāo)桿企業(yè)”“全國(guó)建筑業(yè)AAA級(jí)信用企業(yè)”等榮譽(yù)。局從2019年開(kāi)始開(kāi)展各類(lèi)3D打印設(shè)備及材料研發(fā),通過(guò)設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)費(fèi)用用于支持各子分公司積極開(kāi)展此類(lèi)攻關(guān)課題,截止目前共開(kāi)展并完成此類(lèi)課題十余項(xiàng),研發(fā)費(fèi)用支出約530萬(wàn)元。

安徽數(shù)智建造研究院有限公司,是中鐵四局集團(tuán)全資子公司,是集產(chǎn)學(xué)研為一體的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。公司獲國(guó)家鐵路局重大科技創(chuàng)新成果1項(xiàng),安徽省科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)1項(xiàng),中國(guó)中鐵科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng),中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)1項(xiàng),中國(guó)混凝土與水泥協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)1項(xiàng),7項(xiàng)成果獲評(píng)建筑行業(yè)信息化典型案例,6項(xiàng)科技成果被股份公司認(rèn)定為國(guó)際領(lǐng)先和國(guó)際先進(jìn)水平。申請(qǐng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)200余項(xiàng),已獲授權(quán)181項(xiàng),其中發(fā)明專(zhuān)利12項(xiàng)。公司于2019年開(kāi)始進(jìn)行“3D打印技術(shù)在建筑工程中的裝飾性建筑部品應(yīng)用研究”,針對(duì)性地對(duì)打印材料、打印設(shè)備及控制系統(tǒng)展開(kāi)深入研究,對(duì)裝飾性建筑部品的打印原材料的改進(jìn)和性能評(píng)價(jià)測(cè)試、機(jī)械設(shè)備和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造、現(xiàn)場(chǎng)配套施工工藝等三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,形成3D打印裝飾性建筑部品的產(chǎn)業(yè)化,研究成果總結(jié)出來(lái)的方法原理可為后期利用3D打印建造技術(shù)建造傳統(tǒng)建筑物的研究提供借鑒與參考,從而推動(dòng)3D打印建造技術(shù)在整個(gè)建筑行業(yè)領(lǐng)域的推廣。

安徽中鐵工程材料科技有限公司,是一家集建筑工程材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和服務(wù)為一體的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。公司自2006年成立以來(lái),連續(xù)六年蟬聯(lián)中國(guó)混凝土外加劑行業(yè)前五強(qiáng)。公司對(duì)3D打印材料、打印設(shè)備及控制系統(tǒng)展開(kāi)深入研究,從原材料的改進(jìn)和性能評(píng)價(jià)、機(jī)械設(shè)備和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造、現(xiàn)場(chǎng)配套施工工藝等三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)入手,申請(qǐng)了“一種3D打印混凝土專(zhuān)用觸變劑”、“一種建筑3D打印機(jī)連續(xù)供料系統(tǒng)”等1項(xiàng)美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利、5項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利和3項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利,技術(shù)成果榮獲第一屆全國(guó)混凝土3D打印創(chuàng)新大賽材料工程應(yīng)用創(chuàng)新類(lèi)一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng),形成3D打印裝飾性建筑部品的產(chǎn)業(yè)化,在余杭塘河流域水環(huán)境綜合治理PPP項(xiàng)目部景觀工程、江北新區(qū)研創(chuàng)園等項(xiàng)目成功應(yīng)用,推動(dòng)3D打印建造技術(shù)在整個(gè)建筑行業(yè)領(lǐng)域的推廣。




中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)網(wǎng)站版權(quán)聲明:

① 凡本網(wǎng)注明來(lái)源:中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)、CCPA、CCPA各部門(mén)以及各分支機(jī)構(gòu)的所有文字、圖片和音視頻稿件,版權(quán)均為本站獨(dú)家所有,任何媒體、網(wǎng)站或個(gè)人在轉(zhuǎn)載使用前必須經(jīng)本網(wǎng)站同意并注明"來(lái)源:"中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)(CCPA)"方可進(jìn)行轉(zhuǎn)載使用,違反者本網(wǎng)將依法追究其法律責(zé)任。

②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來(lái)源的稿件,是本著為讀者傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性。 其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載使用的,請(qǐng)注明原文來(lái)源地址。如若產(chǎn)生糾紛,本網(wǎng)不承擔(dān)其法律責(zé)任。

③ 如本網(wǎng)轉(zhuǎn)載稿件涉及版權(quán)等問(wèn)題,請(qǐng)作者一周內(nèi)來(lái)電或來(lái)函聯(lián)系。

返回頂部

X

您正在使用Internet Explorer瀏覽器


若您無(wú)法正常瀏覽本頁(yè)面,為了得到我們網(wǎng)站最好的體驗(yàn)效果,請(qǐng)您更換為360、QQ、Chrome、火狐等其他瀏覽器.