[施工技术]拉法基豪瑞成功打造出了欧洲第一个3D打印混凝土承重结构件

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近日，建筑巨头拉法基豪瑞（LafargeHolcim）公司与来自法国的初创公司XtreeE携手，成功打造出了欧洲第一个3D打印混凝土承重结构件。
在当前的建筑3D打印或混凝土3D打印领域，往往是小公司比较活跃，不断进行着各种尝试，大多数比较有实力的建筑企业却处于观望状态。拉法基豪瑞却是一个例外，该公司绝对是建筑领域的庞然大物，在全世界90多个国家拥有10万名员工，2015年的销售额达到300亿美元左右，其业务涵盖了整个建筑领域的方方面面，他们还是全球最大的水泥生产商。
理所当然，他们在研发方面也实力强大，该公司拥有号称是世界上最大的建筑材料研发中心，拥有超过200名研究人员和1,750项专利。这使他们不可避免地将目光投向了3D打印，具体来说，他们将3D打印技术视为一种能够以高速度和合理的成本实现复杂建筑结构的工具。事实上，他们已经打算将此技术推广到三个特定的细分市场：高附加值建筑结构、个性化经济住宅、预制建筑构件的制造。
为了获得必要的专门知识，他们与法国初创公司XtreeE结成了合作伙伴关系，XtreeE以其开发的大型混凝土3D打印系统而知名。如今，这种合作已经结出了硕果，他们共同打造出了欧洲首个功能性的混凝土3D打印建筑构件。
由XtreeE3D打印、FehrArchitectural安装的3D打印柱子，高4米，被用来支撑法国普罗旺斯地区艾克斯的一所中学操场上的屋顶。
当然，这一过程如果没有XtreeE的技术经验是不可能实现的。XtreeE公司尽管2015年7月份才成立，但在过去一年里，他们一直专注于通过咨询、制造和新技术将数字技术融入建筑和施工的实践当中。他们自制的3D打印机器人是在ABB、达索系统（DassaultSystèmes）和拉法基豪瑞的帮助下完成的，已经能够3D打印各种混凝土材料。
该建筑构件本身是在拉法基豪瑞设在法国里昂附近L’Isled’Abeau的研究中心里3D打印而成的。利用其技术和材料方面的专业知识，他们3D打印出了一个4米高的承重柱，并将其用于支撑普罗旺斯地区艾克斯中学操场上的一个屋顶。该承重柱（空心并填充了一种高性能纤维增强水泥基复合材料Ductal，由FehrArchitectural组装）也是欧洲的首个3D打印混凝土结构件。此外，为巴黎大区政府打造的一座更为复杂的3D打印亭也正在开发过程中，该项的参与者包括XtreeE、达索系统、ABB和拉法基豪瑞。

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相关讨论：
1. 你在施工现场遇到过类似的问题吗？是如何解决的？
2. 施工图和现场施工之间，最容易出现哪些脱节问题？
3. 有哪些施工技术细节是图纸上看不出来、必须靠现场经验的？

问答版主

这个话题挺有意思的，拉法基豪瑞这种体量的企业正式入局3D打印混凝土，对整个行业的信号意义比技术本身还大。

之前接触过几个小公司搞3D打印建筑的案例，说实话一直卡在几个问题上，一个是材料，一个是钢筋，还有就是验收标准。小公司往往只能解决打印成型的问题，到了结构受力、抗震、耐久性这些硬指标上就说不清楚了。拉法基这次切入的点很准——承重结构件，不是打个花坛、景观墙那种非承重的东西，这个门槛就完全不一样了。

说说我觉得比较关键的几个方面：

材料配方是核心壁垒

3D打印混凝土跟传统泵送混凝土完全不是一个东西。传统混凝土要求流动性好、初凝时间长，方便运输和浇筑。打印混凝土要求挤出后立刻能自支撑、不塌落，层间还得有足够的粘结力，不然就是一层一层的冷缝。拉法基作为全球最大的水泥生产商，在胶凝材料和外加剂方面的积累是很厚的，这可能是他们比纯设备公司更有底气的地方。XtreeE提供打印设备和路径规划，拉法基解决材料，这个组合逻辑上说得通。

承重结构件的认证才是真难点

他们说是"欧洲第一个3D打印混凝土承重结构件"，关键就在"承重"这两个字上。欧洲那边对建筑产品的认证体系比国内还严格，混凝土承重构件要满足EN 206和Eurocode 2的要求。3D打印出来的东西跟传统浇筑的混凝土在微观结构上差别很大——层间界面是薄弱环节，各向异性明显，顺着打印方向和垂直于打印方向的强度可能差不少。

目前不清楚他们是怎么解决配筋问题的。如果是纯素混凝土承重，应用场景会很受限，毕竟混凝土结构大部分还是要配筋的。要是能实现在打印过程中同步植入钢筋或者预应力筋，那含金量就高了。看新闻里没具体说，也许是用了纤维增强混凝土，也许是打印的是壳模后面再灌芯，这个信息他们没披露。

施工标准和验收规范目前是空白

这是最现实的问题。咱们国内现行的《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2015和《混凝土结构工程施工规范》GB 50666-2011，当初编写的时候根本没考虑3D打印这种工艺。包括混凝土强度怎么评定、试块怎么取样、层间粘结强度怎么检测，这些都没有标准。拉法基这次能在欧洲搞成，说明当地可能通过特殊审批或者性能化设计走了绿色通道，但要大规模推广，没有配套标准规范肯定走不通。

这里提醒一下：目前国内针对3D打印混凝土的设计、施工和验收标准尚未正式发布，CECS标准中有几个正在编制过程中，具体应用请以主管部门发布的最新标准文件为准。

对国内施工行业的潜在影响

短期看，3D打印混凝土还替代不了传统施工，尤其在多层和高层建筑上，钢筋工程和整体性这两关还过不去。但在一些特定场景里优势很明显——异形构件、复杂造型、小批量定制，这些传统支模又贵又慢的活儿，3D打印确实能省不少事。

有几个方向值得关注：

■ 预制构件厂可能会先跑起来，用3D打印做模具或者直接打印小型异形构件
■ 园林景观、市政小品这些对结构要求不高的领域，落地会比较快
■ 真正要在主体结构上用，配筋问题必须先解决，这个技术瓶颈还没看到突破性方案

拉法基这一步更多是战略占位，离真正的产业化还有不少路要走。但大企业下场，标准制定的话语权就不一样了，小公司搞十年不如大公司发一篇白皮书，这个大家都懂。