文献速递|3D打印永久模板填充低镁混凝土柱力学与碳减排效益研究

工业化建造与数字化制造技术快速发展，3D打印混凝土技术可实现复杂结构的高效成形，为建筑业转型升级提供了新途径。3D打印永久模板结合现浇混凝土的技术兼顾了施工效率与结构性能，在低碳建材领域具有重要应用潜力，成为绿色建造技术的重要发展方向，为建筑工业化提供了新的技术参考。

3D打印混凝土的流动性和可建造性是决定打印质量的关键因素，低镁混凝土作为填充材料兼顾工作性与力学性能，有利于实现低碳排放目标。试件采用3D打印形成模板壳体后浇筑低镁混凝土填充养护，制备了不同模板厚度和截面形状的足尺试件。有限元分析采用CT扫描技术可视化内部微观结构建立精细化数值模型，为工程设计提供理论依据和技术支撑。

Fig. 2. Production process of 3D printing concrete column specimens.

Fig. 3. Experimental equipments and arrangement of sensors.

以圆形混凝土填充柱为例，加载过程中未见明显裂缝，破坏呈延性特征，3D打印模板壳显著改善了柱的延性和破坏形态。不同模板厚度和截面形状对极限承载力有显著影响，圆形截面的力学效率优于方形截面，模板厚度增加可显著提升柱的极限承载力，为工程设计提供了参考依据和优化方向。

Fig. 11. The failure modes of specimens under different cross-sections.

声发射振铃计数和RA-AF特征分析揭示了裂缝萌生与扩展规律，有限元模型与试验结果吻合良好，验证了数值模拟方法的可靠性。全生命周期碳排放计算表明3D打印模板填充柱技术在降低碳排放方面具有显著优势，为绿色建造提供了技术支撑，具有广阔的工程应用前景。

Fig. 12. Acoustic emission ringing count under different cross sections.

3D打印永久模板填充低镁混凝土柱具有良好的力学性能和低碳效益。圆形截面和合理模板厚度设计可实现最优综合效益，为建筑业绿色低碳发展提供了新技术路径，具有广阔的工程应用和推广价值，可为建筑业绿色高质量发展贡献力量，研究成果对推动智能建造和绿色建筑发展具有重要科学意义和工程参考价值。