日本清水建设采用3D打印建筑模板缩短6成工期

来源：隧道网

在建筑行业，为实现省力化施工，构件的预制化是关键点。通过3D打印技术打印建筑模板作为一种全新的解决方案，将预制化的概念引入了现场施工，只需要有建筑物的3D CAD数据，就可以自由且迅速地打印出任何曲面形状，还极大地提高了设计的自由度。

△3D打印机正在建造建筑模板

△通过3D扫描仪测量成品的形状

在此之前，清水建设多次测试其3D打印产品的质量和耐久性等，这次在一个真正的铁路建设项目得到应用。该项目的具体内容是建造一个用于覆盖交通广场上方的大型平台，模板被用于建造人行天桥的柱脚基础和4个柱状构件。
这是清水建设首次在土木工程项目中采用大规模3D打印建筑模板，并使用了他们自主开发的纤维增强砂浆“LACTM”，目前项目正在建设中。柱脚基础的建筑模板作为非结构性构件，在设计中将不具备任何承载能力。

△建筑模板运至现场，进行配筋后浇筑混凝土

另外，清水建设还利用了一台配备了“混凝土DX实验室（LACTM和技术研究所的专用实验设施）”的材料挤出式3D打印设备，层压成型了一个造型特殊（从圆形底座向顶部扭转变成花瓣状）的柱子的建筑模板。

因为柱子的体积很大，高度为4.2m，直径为2.2～2.7m，清水建设将一根柱子的建筑模板水平分为3部分、垂直分为2部分后，再使用3D打印机层压成型。制作完成后，模板被运送到施工现场，先组装就位，再浇筑混凝土，形成了4个形状特殊的柱子。

△3D打印建筑模板中

△现场组装及浇筑混凝土

高强度高韧性的新型3D打印材料
LACTM纤维增强砂浆是清水建设独立开发的3D打印材料，是在普通砂浆使用的水泥和沙子中加入了硅粉、高性能减水剂和6mm长的合成短纤维，使其在打印模板之类的薄部件时，也能够保持住形状，达到2m以上的高度。

其次，利用LACTM层压成型的构造物还具有出色的耐久性，且层叠面高度一体化，以至于单纯通过目视并不能看出来构造物是被一层层打印出来的，内部几乎没有气泡和空隙，水、空气不易进入，延缓了劣化的速度。当清水建设对暴露在外面一年多的试验品进行表面吸水试验时，发现完全没有水渗入。

3D打印的优势
使用3D建筑打印机造出来的建筑模板，无需现场组装和脱模，也减少了养护后脱模的等待时间。
清水技术研究所社会系统技术中心的首席研究员小仓大季说：“我们向客户提出了这种方案，并强调了3D打印能缩短工期的优势。”
清水建设通过这种新兴技术，只用7天就做完了标准施工方法需要18天的作业内容，能节省了60%的施工时间。

清水建设眼中未来的施工现场
随着3D建筑打印机的广泛使用，清水建设已经尝试着描绘出了未来建筑工地的模样。目前，工地上的主要作业内容是浇筑混凝土，会有泵车和其他车辆来来往往。而第二阶段则将是携带打印机到工地并现场安装打印结构。最后，第三阶段的目标是打印机自动创建和安装设计自由度高的结构。

首席研究员小仓大季表示：“首先，我们希望实现现场打印。对于预制件，可以运输的结构尺寸是有限的，但通过现场打印，我们可以直接建造更大尺寸的结构，也省去了运输成本。”