随着日本建设用3D打印技术在直接土木工程项目中的应用日益广泛,日本国土交通省于3月16日正式公布了《关于建设用3D打印成型物外观及品质确认的参考资料(草案)》。该文件旨在解决长期以来因缺乏统一标准,导致施工现场在材料检验与质量管控上依赖双方临时协商的困境。
此次发布的参考资料主要针对“材料挤出方式”,即通过喷嘴逐层堆叠材料的工艺。而另一种“材料喷射方式”因在现有直接土木工程中尚未积累足够实绩,被暂时排除在适用范围之外。由于挤出方式在成型过程中难以配置钢筋,其适用对象基本限定为“传统无筋混凝土结构”或“钢筋混凝土结构的埋设模板”等特定场景。
国交省公布的附件中列出了14个已实施的直接土木工程案例,涵盖了曲线长椅、路缘石、集水井、重力式挡土墙、护岸面板、鱼道及桥梁下部基础等多种设施,展示了该技术的多样化应用潜力。针对发包方,国交省特别强调了三点注意事项:一是需审慎评估超出既有实绩范围的结构形式;二是鉴于3D打印材料通常不含大粒径骨料且密度较小,应用于挡土墙等结构时需重新进行稳定性计算;三是需在合同变更中明确材料成本较高与工期缩短、免模板等优势的平衡,确保双方对设计变更的必要性达成共识。
在外观尺寸确认方面,该资料首次明确了针对“层纹”的测量标准。由于3D打印必然产生层纹,这与传统现浇混凝土存在显著差异。资料显示,正常成型下的层纹凹凸差约为5毫米,超标可能性极低。因此,基本测量原则仍沿用现行标准,但针对具体测量点做出了细化规定:涉及结构性能的尺寸在“凹部”测量;无法直接测量凹部时,按凸部减去5毫米计算;涉及内部空间尺寸时,则考虑边缘因素在“凸部”测量。此外,层纹本身被视为制造过程的固有特征,不作为外观评价的扣分项,但影响性能的表面缺损除外。
在质量控制核心难点上,由于目前缺乏类似预拌混凝土的JIS(日本工业标准)认证体系,国交省提出了针对性的管理方案。对于无JIS标准的材料,必须同时提供制造商的质量证明书和安全数据表(SDS)。针对层叠工艺导致的压缩强度差异,引入了基于土木学会技术指南的“层叠影响系数”概念,通过对比模具试块与层叠试块的强度比值来修正质量判定。若缺乏足够的试验数据,则要求所有试验结果必须高于标称强度。同时,对于打印速度、层间间隔等关键工艺参数,要求具备数据日志功能的打印机提交日志,否则需由发包方或施工方现场见证确认。
这一标准的出台标志着日本在建筑3D打印领域从“探索应用”迈向了“规范化管理”的新阶段,其关于层纹测量逻辑与无标材料管控的思路,对于正加速推进建筑工业化与智能建造的中国行业从业者而言,具有重要的借鉴意义,特别是在如何平衡新技术特性与传统验收规范方面提供了可操作的范本。
