在欧盟资助的CARBCOMN项目中,瑞士联邦材料科学与技术研究所(Empa)、苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)等欧洲顶尖机构正联手研发一种革命性的3D打印混凝土建筑方案。该方案的核心在于大幅减少传统水泥和钢筋的使用,转而采用以钢铁生产废渣为代表的低碳胶凝材料,旨在从源头上降低建筑行业的碳足迹。
这一技术不仅关注材料的环保性,更强调建筑构件的全生命周期管理。设计出的组件需具备可拆卸与重复安装的特性,其结构逻辑基于经典的“受压主导”原理:利用混凝土抗压能力强而抗拉弱的物理特性,通过3D打印技术精确构建类似拱券的几何形态,使荷载主要通过压力传递。这种设计不仅实现了材料的按需分布,还大幅减少了传统模板的使用。
尽管目标是减少金属用量,但为了增强结构性能,项目引入了基于铁的形状记忆合金(Fe-SMA)。这些合金在3D打印完成后被植入构件,加热后发生收缩,从而对混凝土施加预应力。研究人员Moslem Shahverdi指出,这一过程不仅能显著提升混凝土强度,还能在硬化过程中捕获并固化二氧化碳。
施工完成后,构件将被送入充满CO2的养护室,利用工业废气中的二氧化碳与废渣基混凝土发生反应,进一步固化并提升强度。项目团队计划到2028年前,通过一座功能性的原型建筑,验证这种模块化、可拆卸且低碳的住宅方案在实际工程中的可行性。
对于中国建筑业而言,这一技术路线提供了极具参考价值的启示:在“双碳”目标下,将工业固废资源化、利用数字化制造优化结构效率,以及探索“负碳”建筑材料,将是未来行业技术升级的关键方向。
