近年來，隨著我國計算機科學技術的快速發(fā)展，各個方面都可能運用到3D打印技術，該項技術的目前也被廣泛的應用于土木建筑行業(yè)之中。尤其是近年來，CAD和3D打印技術在建筑行業(yè)應用更寬泛，技術間的融合使得在建筑行業(yè)的設計上擁有了更加廣闊的發(fā)展空間。隨著3D打印技術不斷發(fā)展，3D打印建筑物技術逐漸出現，因此，本文主要針對3D打印技術在土木工程中的一些應用進行研究，希望通過本文為廣大的從事土木工程設計的相關人員提供借鑒。

目前的3D打印技術不僅可以打印出小件的工藝品，而且還可以打印出汽車來，且能夠被廣泛的應用于建筑領域，據了解全球的第一座3D打印建筑有望在2014年問世，因此我們相信3D打印技術將會為土木工程帶來革命性的改變。3D打印建筑技術的基本原理是利用3D打印技術建造房屋，和其他3D打印不同的是，它需要一個巨型的三維擠出機械，并且它擠出的是混凝土，通過與計算機相連接，將設計藍圖變成實物。雖然在概念上設計起來很簡單，但實際上實施起來相當復雜，要解決的技術問題非常多。

3D打印技術在土木工程中的應用概述

1.首臺3D打印技術在土木工程中的應用

從EnricoDini發(fā)明的首臺大型的3D建筑答應機，該機器可以將4m高的建筑材料打印在建筑物上。在這臺打印機的底部有上百個噴嘴，可以噴射出鎂質的黏合物，并且在黏合物上噴撒沙子可以鑄成石質的固體。通過一層層地將黏合物和沙子間進行結合，最終打印出石質的建筑物。3D打印在工作狀態(tài)下，通過三維打印技術沿著水平的軸梁以及垂直柱往返移動，打印機的噴頭每次的打印的厚度僅為5～10mm左右。整個操作流程可以用電腦的CAD技術進行操控，建造完畢之后建筑體的質地類似于大理石，并且比混凝土的強度更高，不需要使用內置鐵管加固。由此可以看出普通的混凝土是無法完成內曲線、導管、分割線以及中空柱等建筑結構，因此普通的混凝土是無法滿足當前的3D打印建筑技術的需求。

2.目前3D打印技術在土木工程中的應用

目前的3D打印技術可以很大幅度的節(jié)約成本，并且還具有傳統(tǒng)建筑所不具有的綠色、低碳和環(huán)保等優(yōu)勢。目前的3D打印技術不再需要數量非常龐大的建筑工程隊伍，從很大程度上節(jié)約了勞動成本和提升了施工生產效率。而且現在的3D打印技術可以解決其他方式很難解決的高成本曲線建筑造型打印，并且其打印的強度更高，質量更加輕的混凝土建筑物。但是就目前的3D打印技術的發(fā)展現狀來看，還不能夠完成大體積的建筑物打印，而只能夠通過打印構件來進行拼裝，因此3D打印技術還無法在高層建筑中進行打印，如果要打印出幾十層的建筑物，那么就需要設計出更加龐大的打印機，并且還要解決打印結構的強度問題。

3D打印技術在土木工程應用中的展望

首先，商品混凝土的原材料將會比現在的種類多出許多，應用的也將更為廣泛，例如膠凝材料，未來可能將樹脂材料、特種水泥材料，甚至是鎂質膠凝材料作為其主要材料，此外，對于粗細的要求將會更加嚴格，以滿足3D打印的實際需求，也有可能使用破碎工藝制造出現在沒有的材料，并且外加劑也將會產生較大的改變，材料運用的不用將在混凝土中的作用也存在著巨大的差異。為了能夠滿足3D打印需求，混凝土不僅需要在空氣中快速的凝結，而且其還應該具備優(yōu)秀的流變性，骨料的粒徑將進一步的縮小，粒徑也更加趨于圓形，并且由于新型外加劑的使用，使得其能夠完美的解決各層間的結合

問題。

其次，混凝土在配合比的設計上，可能還需要一些新的成熟的理論支撐，這是由于3D打印使用到的混凝土與傳統(tǒng)混凝土有很大的差別，新的混凝土的各項性能也存在著巨大的差異，已經不是傳統(tǒng)的水灰比、砂率等能夠左右的，由于其性能發(fā)生了巨大的改變，如硬化能力、收縮能力等，目前的混凝土相關強度理論、水化理論等都無法應用到新的混凝土中。為了進一步的獲得更耐久、更高強度、更完美的拌合物性能，需要從新的角度去進行實踐，再得到新的理論，然后再不斷的完善理論，找出新的配合比設計方法，并建立起相關的計算模型、硬化模型、壽命模型等。

最后，由于3D打印機將會隨機不間斷進行工作，混凝土生產持續(xù)性上也會隨著3D打印的全過程不斷運轉。因此整個工程施工將會在一個周期或者是一次性完成，那么這就給攪拌系統(tǒng)提出了很高的要求，使得整個攪拌工作能夠在攪拌運輸車上完成。

結束語

隨著3D打印在未來的要求將不斷的提高，那么對于生產系統(tǒng)的要求也將進一步的提高，如混凝土攪拌的勻質性、計量的精度、生產的效率等，所以使得商品混凝土行業(yè)的門檻也將有所提高，同時還需要經過系統(tǒng)化專業(yè)培訓的工作人員才能夠生產出更優(yōu)秀的商品，才能更好的滿足市場的需求。

（作者單位：徐州工程學院土木工程學院）