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來自法國和英國的研究人員正在尋找改善建筑3D打印的方法，并在最近發表的“層釘：增強混凝土3D打印結構的方法”中揭示了他們的分析。混凝土擠出是建筑行業不斷創新的源泉，為3D打印的辦公室，房屋和整個村莊的概念提供了希望，并為更經濟適用的住房增添了潛力。更大的負擔能力，更快的生產速度，更少的人力需求以及創建復合材料以提高性能的能力只是其中的一些好處。

“有關3D打印的最新研究幾乎都集中在混合設計，流變和與工藝相關的問題上。研究人員說，它可以產生基于物理的背景，以配制具有所需新鮮特性的混凝土，并允許我們評估一個時間窗口，在此時間內可以沉積一層新的水泥基材料。如今，在成功的混凝土印刷發展中出現了一些技術解決方案，研究人員已開始研究增強型和非增強型混凝土印刷結構性能。”

對于某些結構（包括橋梁之類的基礎設施）而言，附加的加固是遵守設計標準的唯一方法。當代的解決方案可能包括鋼筋或使用電纜或以下材料制成的纖維：

.鋼

.玄武巖

.玻璃

.生物基材料

. 聚合纖維

在這項研究中，科學家們對3D打印后的釘子進行了實驗，釘子穿過了幾層。總體目標是提供延展性，拉伸強度和剪切強度，同時還要在層之間提供更大的強度。研究人員說：“通過自動放置釘子，可以很容易地實現這一策略的自動化，這在數字化建設的背景下可能是真正的優勢和好處。”研究了釘子的放置有關機械性能的梯度，并通過三點彎曲測試（評估方向，表面粗糙度和鋼密度）評估了補強效果。

（a）生銹處理前后的指甲； （b）考慮的釘子幾何形狀。

用安裝在WASP 3MT Industrial 4.0打印機上的螺桿擠出系統，用10×25mm2矩形砂漿橫截面層制造三層樣品和十層樣品。

打印系統圖片：打印機，打印頭和噴嘴。

人造樣品的幾何形狀：（a）示意圖； （b）彎曲試驗后的樣品圖片。

測試了抗彎曲性，峰值后行為以及耐久性問題和鋼腐蝕的可能性。從滲透率開始，必須考慮很多問題來避免腐蝕，因為它必須是“盡可能最低的”以減少碳化和任何由此產生的腐蝕。必須使用覆蓋物來保護鋼，并使用其他材料（例如粉煤灰或礦渣）防止鋼釘腐蝕。其他解決方案包括使用不銹鋼，玻璃，玄武巖或碳以避免腐蝕。研究人員說：“還證明了，如果正確選擇了釘子的方向，并且釘子的表面足夠粗糙，可以確保與砂漿的良好界面，則使用釘子進行加固能夠有效地增強印刷樣品。”

總而言之，這項調查為在混凝土數字化生產過程中為選擇性地自動選擇鋼釘布置作為增強材料鋪平了一條新道路，以增強混凝土結構。其實這個在中國原來的土墻上也比較常用，人們使用竹條以增加土墻強度。

（本文來源：中國3D打印網）