3D打印混凝土树池施工技术

3D打印混凝土树池施工技术

李滨

陕西建工新型建设有限公司 陕西西安 710077

摘要：随着我国城市化发展的不断推进，人们对于公共基础设施的审美要求日益提高，在满足其实用性的基础上，更注重外在的新颖美观性。传统的现浇混凝土树池结构因工艺受限，很难满足造型复杂的要求[1]。同时由于现浇工艺工期较长、质量缺陷多，会对成品的外观质量产生一定的影响。本文以西安国际足球中心配套专业训练场项目为例，详细介绍了3D打印混凝土树池的现场安装施工工艺，

该工艺采用工厂化生产，现场拼装，能够缩短工期，提高功效，效益可观。

关键词：3D打印混凝土、建筑工业化、施工技术

引言：

3D打印混凝土技术告别传统现浇工艺，减少现场支模、混凝土浇筑、模板拆除等工序，有效解决了混凝土不密实、构件截面尺寸不准确等问题[2]。该工艺具有以下特点：

1、缩短工期：构件在工程生产，现场拼装，减少工序，施工周期短；

2、降本增效：节省现场劳动力，混凝土中增加纤维材料，质量有保证；

3、绿色环保：施工现场低噪音、无污染，实现现场免模板施工；

4、造型多样：能够克服现浇混凝土的造型局限性，满足构件造型多样化的需求[3]。

1 工程概况

西安国际足球中心配套专业训练场项目，位于陕西省西咸新区沣东新城，用地面积约103.60亩，由4个单体建筑、2片国际标准11人制、1片7人制、2片5人制专业足球场及室外园林绿化组成。

本工程包含2组入口景墙和7组特色树池，共9组构筑物，均采用工厂3D混凝土打印、现场安装及表面处理的施工方式。

表1  3D打印混凝土树池及景墙信息表

2 工艺原理

混凝土3D打印树池是依据构件拆分原理对原图纸进行深化设计，委托工厂加工制作，现场拼装的方式。采用工厂自动化生产，成型效果良好，造型美观大方；将拆分构件的各部位进行编号，为现场安装提供便利，同时也保证其整体性；

各构件拼接处采用发泡剂填缝，砂浆勾缝，确保接缝处强度及平整度，同时贴挂玻纤网，增强其延展性。

图1 树池拆分方案

图2 构件剖面图

3 施工工艺流程及操作要点

3.1工艺流程：见图3。

图3  3D打印混凝土树池施工工艺流程

3.2施工准备

对原始图纸进行深化设计，并报设计院及建设单位审核通过；

编制切实可行的施工方案，并进行技术交底和安全交底；

3D打印构件已进场并验收合格，施工机具及人员已就位；

会同有关单位做好现场接收工作，现场交接的重点是施工测量和有关资料的移交。

3.3深化设计

考虑到生产、养护、运输等过程的因素，对树池原始图纸进行拆分，并对拆分后的构件按顺序进行编号。

3.4基层处理

根据设计要求，地面回填土夯实系数≥93%，夯实完成后浇筑150厚C30混凝土垫层，垫层中配置双层双向φ8@150钢筋。

3.5构件进场验收

构件进场时应通知监理联合检查构件外观、质量证明文件等是否与图纸相符，如有外观断裂、缺损的构件应直接销毁，并通知厂家尽快补发相同构件。

图4 3D打印混凝土构件

3.6定位放线

放样前应根据平面控制点及水准点进行施工复测。并应对施工图纸进行校核，待确认无误后，方可进行下步施工。

3.7构件吊装

构件卸车前，应根据构件编号就近安排卸车地点，以提高安装效率。构件应连同托盘及加固保护材料一同卸车，并尽量保持构件姿态与运输过程中一致存放；

采用叉车和汽车吊对成品构件进行转运和吊装，吊装过程中，若3D打印构件需要翻转方向，应尽量在低空或在附近柔软的泥土地上进行，避免构件在翻转过程中突然掉落造成构件损坏或人身伤害。

图5 构件吊装

构件与垫层之间应采用铺浆法连接。在吊装之前，工人应在准备安装的垫块位置处的垫层涂抹稀浆，稀浆厚度约为2mm。

图6 垫层表面进行铺浆

在吊车将构件放置在位置后，根据定位点，人工用撬棍对构件进行对位微调，保证每条拼缝宽度约10mm。为避免累计误差，每块构件都需要根据定位点对位。

图7 构件之间缝宽一致

3.8拼缝处理

将拼缝处用发泡胶打底，然后用1:2.5防水砂浆勾缝，勾缝应尽量为平缝。

图8 拼缝处用发泡胶填充

勾缝完成后，在缝隙处挂200mm宽耐碱性玻纤网格布，并在表面涂刷浸渍胶，避免开裂。

3.9表面处理

待浸渍胶24小时硬化后，先后采用防水砂浆和防水腻子对树池表面进行找平。砂浆粉刷范围为构件所有地面以上部分，抹腻子的范围为树池上表面、下表面和背面上部1/2范围；

图9 表面粉刷防水砂浆

在聚脲喷涂前，基层面应平整、坚硬，表面干燥；应保证喷涂作业面清洁无尘，无杂质，无降低附着力等潜在影响因素；

聚脲喷涂过程中，每次应均匀薄喷，直到达到设计厚度；

图10 聚脲喷涂

聚脲喷涂施工应在周边做好保护措施，防止风、灰尘等因素对喷涂过程造成影响，同时应注意保护周边地面。

图11 完成后效果

4 质量要求

纤维网格布网孔中心距4mmx4mm,单位面积质量≥160g/㎡。浸渍胶应渗透力强，触变性能强，施工流淌少。防水腻子应粘结强度高，耐水性且使用后无起皮、起鼓、开裂现象。聚脲面漆应抗紫外线、抗冷热冲击、耐候性和抗雨雪性，长期在户外不会粉化、开裂、脱落。

基层回填土压实度需达到0.93，垫层施工质量满足设计要求；混凝土3D打印构件加工尺寸、表观质量符合设计及规范要求。拼缝处发泡胶应填充密实、饱满；聚脲涂料应涂刷均匀，表面应光滑、无起皮、开裂现象。

5 结语

相比于传统建造工艺，3D打印混凝土技术具有节约劳动力、免模板、污染小、安全风险小等优势，并且在后期的维修成本低，具有良好的经济效益[4]。3D打印混凝土技术能够根据不同的环境要求，制作出形态各异的外观造型，能够给人们留下良好的深刻印象，同时对于推进建筑业智能建造具有很高的社会效益[5]。

参考文献

[1]王丽萍.苏州某试验楼项目3D打印实体建筑施工技术研究[J]施工技术2015（4）:28-31

[2]蔺喜强等.原位建筑3D打印两层办公室的施工关键技术[J]中国建材科技2021（4）：25

[3]苏有文.3D打印混凝土技术的建筑工程应用研究[J]建筑技术2017（1）:98-100

[4]林旺.3D打印混凝土技术的施工工艺与展望[J]赢未来2017（2）:5

[5]崔小芳.分析3D打印技术在建筑施工中的应用趋势[J]建筑技术开发2017（11）:5-6