一、大勢所趨，未來已來

2013年漢諾威工業博覽會上，德國提出“工業4.0”戰略，在全球范圍內引發了新一輪的工業轉型競賽，標志著第四次工業革命拉開大幕。智能工廠、智能生產、智能物流成為其三大主題，而3D打印技術則是智能生產的關鍵環節之一。

3D打印，也稱增材制造，是基于三維模型，采用與傳統減材制造技術相反的逐層疊加材料的方式，直接制造與相應數字模型一致的三維物理實體模型的制造方法。目前，3D打印技術涵蓋建筑、工程建造、工業設計、汽車、航空、軍事、工程學、口腔和醫藥工業、生物科技、時尚、鞋類、珠寶、眼鏡、教務、地理信息系統、飲食等領域。中國3D打印市場規模從2016年的53.8億元快速增長至2020年的203億元，年均復合增長率達39.37%。預計在政策等利好因素驅動下，2022年其市場規模將增長至321.6億元。

隨著全球城市化進程加快和智能建造技術的快速發展，3Ｄ打印混凝土技術已經成為全球研究和應用的熱點。近年，3Ｄ打印混凝土技術建造的房屋已經在美國、歐洲等國家中走向市場化，阿聯酋提出到2030年迪拜將有25%的房屋由3D打印技術建造。中國是全球的建筑大國，隨著建筑工業化、智能化的不斷發展，智能建造已經成為未來行業發展的必然趨勢，3D打印混凝土技術具有數字成型，免模施工，省工省料、建筑效率高，造型多變等特點，在建筑領域迅速發展，已經成為智能建造的先鋒官。

混凝土是由膠凝材料、骨料、水以及必要時加入的外加劑和摻合料等按一定比例配制并經均勻攪拌而成，混凝土作為打印材料，使其與金屬打印、塑料打印等具有顯著的不同。

《混凝土3D打印技術規程》T/CECS 786-2020中，對打印材料進行了初步規定，《建筑3D打印材料通用技術規程》和《3D打印混凝土預混料》兩部在編標準中還將進行細化規定。

（一）配置3D打印混凝土的基本規定

1. 打印制品不同，要求不同。用于結構3D打印的混凝土其強度等級不宜低于C30，用于預制構件3D打印的混凝土其強度等級不應低于C40，3D打印構件中填充的普通混凝土應滿足設計要求且強度等級不宜低于C25。

2. 粗骨料的要求。配置3D打印混凝土的粗骨料宜選用級配合理、粒形良好、質地堅固的碎石或卵石，最大粒徑不應超過打印頭出口內徑的1/3，且不宜超過16mm。

3. 細骨料的要求。配置3D打印混凝土的細骨料宜選用級配II區的中砂。當3D打印混凝土中無粗骨料時，細骨料的最大粒徑不應超過打印頭出口內徑的1/3。

4. 配置3D打印混凝土可采用粉煤灰、粒化高爐礦渣粉、鋼渣粉和硅灰等礦物摻合料，且滿足國家現行有關標準的規定。當采用其他礦物摻合料時，應通過試驗驗證。

5. 配置3D打印混凝土的外加劑、纖維、拌合水、養護水及其他材料，均勻滿足國家現行有關標準的規定。

（二）3D打印混凝土的性能要求

1.3D打印混凝土拌合物在泵送前和泵送后均不應離析和泌水，凝結時間應滿足可打印時間的要求。

2. 新拌3D打印混凝土的流動性、可擠出性、支撐性應符合國家現行有關標準的規定。

3. 3D打印混凝土的力學性能應符合設計要求，檢驗方法應符合現行國家標準《混凝土物理力學性能試驗方法標準》GB/T50081的有關規定。

4. 硬化3D打印混凝土的力學性能、長期性能和耐久性能除應滿足工程設計、施工和應用環境要求，尚應滿足國家現行有關標準的規定，如《混凝土結構設計規范》GB50010、《砌體結構設計規范》GB50003和《混凝土結構耐久性設計標準》GB/T50476的有關規定。 

國外從事混凝土3D打印設備研制的機構主要有美國的ICON、Mighty Buildings、SQ4D、Diamond Meat、Branch，丹麥的COBOD，荷蘭的Cybe、Vertico，法國的XtreeE，意大利的WASP，德國的PERI、俄羅斯的APisCor、法國的Constructions-3D等。

目前，國內外常見的混凝土3D打印機，可以分為龍門式、機械臂式、移動式、塔吊式及組合式等，包括攪拌系統、供料系統、打印頭、X/Y/Z軸移動系統（或機械臂）、驅動系統、控制系統、框架及輔助功能系統等組成。國內常見的混凝土3D打印機，主要有桌面級、實驗室級、機器人級和工業級四種。

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