水泥基材料3D 打印技术与应用———评《水泥基材料3D 打印关键技术》王秋菊(廊坊市广播电视大学，河北廊坊065000)
为了进一步提高建筑业生产效率，研究员研发出了水泥基材料3D 打
印这一新型增材制造技术，在房屋建筑、道路桥梁、地下工程等建造领域
取得了显著的发展，并表现出较大的发展潜力。马国伟、王里编著的《水泥
基材料3D 打印关键技术》一书系统地归纳了水泥基材料3D 打印工艺建
模的最新进展，提出了水泥基材料3D 可打印性的量化指标，研究了打印
微观结构的力学各向异性，提出了3D 打印结构的整体性增强方法，并对
该项技术进行了展望。笔者通过对该书的学习，认为其内容详实、可读性
3d打印房屋
强，总结要点如下。
13D 打印技术和建模技术3D 打印是一种通过专有打印设备逐层填充打印材料来制造出预设3D 产品的技术，可以一次性、直接快速地制造较复杂形状的三维物体结构，有着成本低、效率高、设计灵活、安全性
高等优势。三维模型设计和建
模可以通过SolidWorks 、Blender 、三维扫描仪等完成。在打印模型前，需要
使用分层切片程序将3D 模型文件转化为层片格式，之后根据切片轮廓数据进行打印路径规划，生成G 代码文件并将其输入到3D 打印机控制程序中，最后由打印机逐步填充三维模型的切片轮廓，完成打印过程。2水泥基材料的可打印性
高质量建筑3D 打印系统依赖大型3D 打印技术和高强度、高性能的水泥基打印材料。这些打印材料的配合比设计需要与打印设备特性相协调，具备易挤出、易流动等特点，同时具有较好的力学强度和合理的凝结特性。为考察打印材料的性能，该书提出了水泥基材料的流动性、建造性、凝结时间、挤出性、早期刚度、收缩这几方面的调控措施及评估方法，为水泥基材料3D 打印各组分选材提供参考。该书还介绍了水泥基材料流变特性的测试和评估方法，提出了一种实现材料可打印性测量的智能无损测量方法，为3D 打印过程的稳定、持续、可控提供了设计指导。
33D 打印水泥基材料的各向异性和打印结构的整体性增强方法3D 打印过程存在一定量的弱黏界面和空隙，会影响材料整体的力学性能。因此，测试和评价3D 打印材料的力学各向异性以及量化与模板浇筑材料的差异对优化打印结构设计具有重要意义。该书通过抗压、抗弯、抗剪、抗拉等力学各向异性测试分析了3D 打印水泥基材料的力学各向异性，证明了打印路径的选择应充分考虑到材料的特点和受力要
求。该书通过调整静置时间、添加黏度改性剂和蒸汽养护的方法优化新拌浆体的建造性和硬化结构的力学性能，以满足打印结构承载力的要求。调整静置时间可以控制混凝土的建造性，且静置时间越长，建造性越好。3D 打印过程中的分层效应会削减打印结构的完整性和承载力，添加黏度改性剂可大幅减弱分层效应对裂缝扩展路径的影响，但需考虑其对新拌浆体流动性的影响。蒸汽养护可能并不适用于快速建造工程，但却是提高3D 打印混凝土力学性能的好方法。该书介绍了几种适用于3D 打印混凝土结构增强增韧的方式，如3D 打印定向纤维增强、3D 打印钢筋网格增强、外部布置钢筋增强等。43D 打印的应用与展望
该书通过对3D 打印工程案例的介绍，从经济性和生态效应性两方面分析了水泥基材料3D 打印装配式建筑的可行性，证明了该技术在建筑领域的巨大潜力。明确了大型3D 打印系统的建造及高性能3D 打印用水泥基材料的制备是该项技术面临的挑战，并对水泥基材料3D 打印技术的未来进行了展望。
5结语
该书归纳总结了水泥基材料3D 打印技术的特点及应用，其中所阐述的诸多关键技术对促进3D 打印技术的发展和应用产生积极推动作用，可作为普通高等院校土木工程相关专业学生选修教材，也可作为工程技术人员的参考用书
。2020年第11期混凝土与水泥制品总第295期
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