新墨西哥大学杰拉尔德·梅土木、建筑与环境工程系团队通过3D混凝土打印机与精密材料研发,成功设计出可弯曲混凝土材料,并正式获得专利。该材料旨在解决传统混凝土脆性导致的开裂与维护问题,适用于建筑物、桥梁及人行道等基础设施的建造与修复。研究团队通过调整纤维含量与粘度平衡,开发出四种混合物配方,使材料应变能力提升11.9%,显著降低对外部钢筋加固的依赖。

传统建筑依赖人工操作重型机械搭建框架,存在危险性与高成本问题。杰拉尔德·梅系助理教授玛丽亚姆·霍贾蒂指出,混凝土虽抗压性强,但抗拉性弱,易在自然灾害或横向压力下破裂,导致基础设施需定期维护。而3D打印混凝土技术通过逐层堆积材料实现无模化施工,但此前受限于传统钢筋与打印工艺的不兼容性。团队研究生助理穆罕默德·赛义德·扎法尔开发的自增强超延展性水泥基材料,通过优化纤维配比,使材料既能支撑自身重量,又能顺利通过打印喷嘴,解决了这一技术瓶颈。
测试阶段,团队对混合物进行精确混合、测量与打印,验证了其弯曲强度与直接拉伸强度。专利提供的四种配方中,纤维与基质材料的组合(如聚乙烯醇、粉煤灰、硅灰及超高分子量聚乙烯纤维)实现了性能与可打印性的平衡。霍贾蒂强调,该材料的大规模应用可减少外部加固需求,提升施工自动化程度。此外,3D混凝土打印技术在太空建造领域亦具潜力,NASA等机构正探索其用于月球或火星基地建设的可能性。
















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