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Autom. Constr.：3D打印混凝土中钢筋贯穿的粘结性能
题目
题目：Bond properties of reinforcing bar penetrations in 3D concrete printing
3D打印混凝土中钢筋贯穿的粘结性能
关键词
关键词：增材制造；3D打印混凝土；贯穿；抗拉强度
来源
出版年份：2020
来源：Automation in Construction
课题组：澳大利亚斯威本科技大学Taylor Marchment课题组
研究背景
3D混凝土打印（3DCP）是建筑行业的一项新兴技术，有望以低成本、自动化和无模板结构革新混凝土施工。3D混凝土打印是一种基于混凝土挤压的增材制造技术。打印材料混合物被泵送至喷嘴中挤出。而3D混凝土打印技术目前还未能广泛应用的原因之一是混凝土打印结构的不稳定性，以及结构的强度相对于传统做法较低，安全性有待提高。因此，为了完善3D混凝土打印技术，对打印材料的流变性和可建造性进行了大量的研究，集中于材料配合比设计、流变性能、可建造性和层间粘结性能等。
研究出发点
3D混凝土打印技术是一种基于混凝土挤压的自动化和无模板的增材制造技术。然而由于其技术目前还未完善，依旧存在许多待研究的问题。其中一个是混凝土打印结构的加固。已有学者研究了各种新的3DCP加固技术，对这些技术进行了讨论和解释。虽然这些技术已经被证明是有效的，但它们要么只在打印方向上加固，而不是在层间垂直方向上加固，而层间垂直方向被认为是更关键的方向;或者是它们不能提供高强度的承载能力等。除了解决这些挑战，对于大型建筑构件来说，加固3DCP构件的技术仍然是使用3DCP大型承载结构的关键。钢筋插入过程中与打印材料之间的粘结性是关键问题之一。
研究内容
本文基于对目前3D混凝土打印结构加固技术中存在的一些问题，开发并研究了一种加固技术，在打印过程中可以实现钢筋自动位移控制和穿透控制，不涉及劳力密集的人工加固，充分发挥了自动化施工的特点（在研究过程中由于技术还未完成，采用的是半自动加固）。此外，也对钢筋与打印材料的粘结性能进行了研究。
图1 钢筋穿透技术步骤示意图
图2 用于压缩和弯曲测试的打印样品图
图3 在3D打印层上设置贯入仪，用于屈服强度测试
图4 a）35层打印墙体（350mm高），350mm长的钢筋穿透；b）35层打印墙面示意图，概述了用于拉拔试验的截面；c）试样示意图
图5 绘制完整钻穿3DCP剖面的拉拔强度结果，以直观地显示沿钢筋的粘结剖面（拉拔阻力）
图6 根据钢筋穿透度对粘结剖面中的三个区域和机制进行分类
主要结论
（1）钢筋贯穿技术可能是在3D混凝土打印过程中自动进行钢筋布置的有效方法；
（2）钢筋与3D打印混凝土之间的粘结在穿透底部较高，并向顶部逐渐减小；
（3）底部附近与钢筋的粘结和浇筑试件之间的粘结相当；
（4）穿透长度与粘结强度之间有很强的相关性。这种关系也被一种隔离穿透效应的新技术所验证。该技术包括在砂床上打印层和穿透钢筋以隔离穿透效应。
本期编者简介
翻译：
于坷坷 硕士生 深圳大学
审核：
余阳 硕士生 深圳大学
排版：
余阳 硕士生 深圳大学
本期学术指导
何嘻闯 博士后 深圳大学
龙武剑 教嘻授 深圳大学
文献链接：
https://doi.org/10.1016/j.autcon.2020.103394
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