密歇根大學(xué)開發(fā)3D打印自增強(qiáng)應(yīng)變硬化水泥復(fù)合材料

lydiazhang   2018-03-19 12:02:31

早在公元前6500年,敘利亞南部和約旦北部的貝都因人就使用混凝土進(jìn)行施工時(shí),混凝土一直在使用。更為著名的是,羅馬人用混凝土建造了斗獸場(chǎng)和萬神殿等建筑物。他們的混合物由生石灰和一種火山灰制成,然后與浮石混合物混合。建筑混凝土的發(fā)展使得羅馬人能夠探索那些在需要用石頭建造時(shí)本來難以想象的形式。這也使得他們能夠更快建造,因?yàn)榛炷猎试S他們掩蓋一些不準(zhǔn)確的情況,并消除與石材施工相關(guān)的采石和運(yùn)輸時(shí)間。他們的混凝土,在中世紀(jì)失去了配方,具有與現(xiàn)代波特蘭水泥相同的抗壓強(qiáng)度。這意味著它可以承受同等程度的重量。然而,由于沒有加固,測(cè)量其抵抗被拉開的能力的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)不如此。

現(xiàn)代混凝土用其他材料加固以補(bǔ)償其拉伸缺陷。第一種加固混凝土的方法是將鋼筋引入濕混合物中,然后硬化到位?,F(xiàn)在用于改善混凝土拉伸強(qiáng)度的其他材料是聚合物或額外復(fù)合材料的混合物,其具有或不具有來自鋼筋的額外支撐。這種類型的加固在建筑物可能受到壓力和震動(dòng)的地區(qū)(如易發(fā)生地震和地震活動(dòng)的地區(qū))尤為重要。

隨著3D打印技術(shù)不斷進(jìn)入建筑行業(yè),尋找完美打印的混凝土已經(jīng)變得越來越熱?,F(xiàn)在密歇根大學(xué)的一個(gè)研究小組正在介紹一種材料,它可能會(huì)創(chuàng)造建筑行業(yè)一直在尋找的魔力。他們并不是第一個(gè)創(chuàng)造完美的可打印建筑材料的人,但是在這項(xiàng)新的工程水泥基復(fù)合材料(ECC)中,主要研究人員Daniel Soltan解釋說:

“其他可印刷的混凝土包括聚合物纖維,這是第一種表現(xiàn)出應(yīng)變硬化行為的可印刷膠凝復(fù)合材料,這使其超耐用,自我修復(fù)和可彎曲/可拉伸。 這種彎曲/拉伸只發(fā)生在傳統(tǒng)混凝土開裂/破壞點(diǎn)以上的荷載下。 可打印的ECC不僅在這些過度的載荷下彎曲/拉伸,而且它繼續(xù)承受著增加的載荷,即使它正在以微裂紋的形式積累“損傷”。

索爾坦在技術(shù)轉(zhuǎn)讓辦公室工作,擁有大分子科學(xué)與工程博士學(xué)位,他撰寫了一篇論文,解釋了他和他的團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)將在未來幾個(gè)月發(fā)表的材料在“水泥雜志” 混凝土復(fù)合材料。 與此同時(shí),在文章發(fā)表之前,我們必須等待有關(guān)材料及其過程的所有細(xì)節(jié),同時(shí),可以設(shè)想這種構(gòu)造變化可能會(huì)在當(dāng)代建筑的實(shí)踐中產(chǎn)生。 AIA的著名建筑師兼評(píng)論家Matthew R. Dudzik簡(jiǎn)潔地表達(dá)了其潛力:

“由于這種材料所帶來的額外強(qiáng)度,用于替代容易獲得的聚合物纖維的鋼筋以及所需水泥的普遍減少使得該產(chǎn)品具有環(huán)境友好性。 盡管這些材料確實(shí)具有適合印刷適應(yīng)性的屬性,但是印刷ECC的過程尚不完全清楚。 如果打印ECC的過程允許它像3D打印項(xiàng)目一樣容易做到,則會(huì)產(chǎn)生非規(guī)范的幾何圖形,這可能會(huì)對(duì)我們的構(gòu)建環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響。 考慮到ECC性能的提高以及數(shù)字時(shí)代的架構(gòu)和設(shè)計(jì)可能性,這些材料可以輕松實(shí)現(xiàn)今天仍然是概念性的空間?!?/span>

這將是衡量這種產(chǎn)品價(jià)值的真正標(biāo)準(zhǔn):不僅僅是人類可以做的事情的機(jī)械化,而是為以前無法實(shí)現(xiàn)的形式創(chuàng)造可能性。 這就是3D打印的“天才”,也是其對(duì)創(chuàng)造世界貢獻(xiàn)性質(zhì)的基礎(chǔ)。 如果是這樣的話,這可能只是開發(fā)新的建筑詞匯的開始,就像混凝土首先將對(duì)話從柱子和門楣轉(zhuǎn)移到拱門和拱頂一樣。

0

963 0

發(fā)表評(píng)論

登陸后參與評(píng)論