3D 打印的大麻混凝土能否取代传统使用的混凝土？

2022年8月12日，南极熊获悉，德克萨斯 A&M 大学助理教授 Petros Sideris 和他的团队计划采用大麻混凝土3D打印解决美国住房危机，并对这种解决方案的可行性和可持续性展开研究。

Petros Sideris 是德克萨斯 A&M 大学 Zachry 土木与环境工程系的助理教授。五年多前，他开始研究建筑 3D 打印作为传统建筑的替代方案，他的研究重点是混凝土 3D 打印结构以及它们在服役条件和在地震等极端事件下的性能。起初，他还没有开始研究 3D 打印大麻混凝土的潜力。在他对混凝土结构广泛领域的研究中，Petros Sideris 进行了大规模的结构测试、结构的计算建模和材料级别的建模。

当他第一次听说建筑 3D 打印时，他最开始持怀疑态度：“我并不是说我认为它行不通，我是说它没有那么受欢迎。从那时起，人们对该领域的兴趣几乎呈指数级增长。自 90 年代以来就有这个想法，我们甚至在网上找到了一些在 30 年代完成的作品。”

然而，在近一周的了解后，Petros Sideris改变了态度：“我觉得在自动化方面有很大的潜力。如果您更详细地研究这一点，您会发现建筑行业可能是经济中自动化程度最低的行业，不仅在美国，而且在全球范围内。那里有巨大的自动化潜力，而 3D 打印在这个方向上做得很好。然后它与解决一些重大问题的努力非常吻合，例如，住房问题，我们在美国所说的住房危机，这可能也是几个国家的问题。我就是这样开始看到了价值，然后我深入其中了解。”

助理教授PetrosSideris

Petros Sideris 研究的总体思路是，美国和世界上许多国家对住房的需求不断增加。仅在美国，联邦住房贷款抵押公司 (Freddie Mac) 最近估计该国需要超过 380 万套新房。与此同时，体力劳动、建筑劳动力正在减少。考虑到这一点——目前的施工实践状态极不可能满足这些需求。

这就是对自动化和替代建筑技术需求的价值所在。3D 打印，由于其自动化的模式、只需要很少的操作员工，是解决这个问题的近乎完美的解决方案。然而，将传统材料与这种更现代的技术结合使用并不理想，例如，混凝土不是一种可持续和环保的材料。

Petros Sideris 表示：“您可能知道，混凝土不是一种非常环保的材料。它伴随着大量的碳排放，所以这是个大问题。我们的项目试图做的是将这两个想法结合起来。一种是建筑 3D 打印，我会说这是一种更环保的建筑过程，原因有两个：你不再需要腾出地方放置混凝土，只需要直接打印建造，而且你不再需要模板，这种东西只会使用几次然后扔掉。因此，这是流程本身的两个主要好处。现在我们尝试将这一过程与可持续材料结合起来。这种可持续材料是大麻混凝土。大麻本身对我们来说是一种非常有吸引力的建筑材料，因为它本质上具有负碳足迹——它可以吸收大量的二氧化碳。我们在这个项目中尝试做的是使用大麻混凝土进行打印。这是一个巨大的挑战。第二个挑战是团队设计的结构在结构上符合规范，并且在能源性能方面也符合规范。因此，我们尝试重新思考如何使用这种材料设计结构。我们还将努力最终得到一个在其使用寿命内实现净碳负排放的整个结构。”

图片来源：Petros Sideris

随着时间的推移，该团队还将研究这些结构的性能。如果一个结构从表面上看本身是可持续的，但由于飓风的破坏需要每隔几年更换或修复一次，那么它就不是真正的可持续。为了证明这一假设，团队必须在可持续性和复原力之间找到和谐的平衡，并研究两者如何相互影响。

关于将大麻植物变成大麻混凝土的过程，Petros Sideris 指出他们重新审视植物的其他作用：“我们正在考虑使用大麻纤维，也在寻找一些更具创新性的方法，例如大麻粉。我们正在研究如何使用这些材料来获得可打印且同时对环境友好的混合设计。”

作为研究项目的一部分，该团队将探索这种建筑技术的可行性和可持续性。在团队与能源部敲定细节后，正式研究预计将于今年 9 月开始，最早可能的结果将在两年后公布。