王海龍
王海龍教授,浙江大學教授、博士生導師,浙江大學智能建造與工程管理研究所所長。
2006年畢業(yè)于清華大學,獲工學博士學位;2008年受英國女王大學資助,在英國從事科研合作;2009-2011年被列為“浙江大學學術帶頭人后備人才”在美國加州大學伯克利分校進行科學研究。
主要從事3D打印智能建造技術、固廢資源化利用,高性能混凝土材料與結構、長壽命工程結構、裝配式結構、在役結構安全評定與修復加固技術研究。先后主持國家863項目,國家自然科學基金,浙江省重點研發(fā)計劃擇優(yōu)委托項目,浙江省尖兵領雁項目,留學回國人員擇優(yōu)資助項目,國家重大工程研究專項,省廳級各類科技項目50余項。
研究成果獲國家科技進步二等獎1項,省部級科技進步特等獎1項、一等獎2項、二等獎3項,獲得各類國家專利20余項。出版學術論著3部,編制行業(yè)與地方標準10余部,發(fā)表科技論文百余篇,其中SCI/EI收錄的論文百余篇。
研究團隊與冠力科技及靈砼科技合作,開展了甘肅省“火星一號”基地5棟文旅酒店,山東五蓮30余個護林房、崗亭房與民居,上海青浦區(qū)毛家角電力圍墻,沙特700平米別墅(施工中),河北衡水民居(施工中)的打印建造工作。
3D打印混凝土按照材料,可分為普通硅酸鹽水泥基3D打印混凝土、硫鋁酸鹽等特種水泥基3D打印混凝土和固廢基堿激發(fā)類地質聚合物混凝土;更加具體的細分,包括一般3D打印砂漿、粗骨料打印混凝土、彩色打印混凝土、鋼纖維打印混凝土、ECC改性、UHPC改性、輕質3D打印混凝土。3D打印混凝土材料設計的關鍵技術指標包括工作性(流動性、觸變性、可打印性和可建造性)、凝結時間、強度等級、耐久性和收縮開裂。
收縮開裂控制技術是3D打印混凝土材料與工程應用面臨的最重要的挑戰(zhàn)。王海龍教授團隊通過材料配合比體積的優(yōu)化,調整水膠比、膠凝材料類型、骨料級配,并配置合適保水劑、可分散乳膠粉、膨脹劑、纖維以及保濕養(yǎng)護措施,基本解決了材料的收縮開裂問題。
王海龍教授團隊對3D打印混凝土材料未來的發(fā)展展開了系列的探討,在特殊使用環(huán)境下,比如水下混凝土建/構筑物,太空打印建造等方面具有明顯優(yōu)勢及發(fā)展前景。
王海龍教授將打印混凝土結構配筋技術分為了打印前、打印時、打印后配筋技術。王教授團隊最新研發(fā)了組合式配筋模式,把受力鋼筋和箍筋架立筋組成鋼筋骨架,更好的實現了邊打印、邊配筋的工藝,減少了層間缺陷的影響。同時,王教授團隊還對不同打印配筋形式下,筋材與打印混凝土的粘結性能與本構關系進行了深入研究,為3D打印混凝土建筑結構設計與施工提供了理論依據。
混凝土材料的抗壓強度明顯大于抗拉強度,而拱形結構更能充分利用混凝土材料的力學特點,通過在拱形混凝土內部加入部分鋼筋,可將破壞模式由脆性破壞轉化為塑性破壞,實現了3D打印混凝土拱形結構的進一步優(yōu)化。此外,王海龍教授團隊還針對3D打印混凝土裝配式結構以及原位打印混凝土結構性能的評價方法與設計理論、面向3D打印的結構拓撲優(yōu)化設計方法等進行了深入的研究。
火星一號基地文旅酒店項目由浙江大學、杭州冠力智能科技有限公司、山東基石增材環(huán)??萍加邢薰尽⒁滋m(北京)規(guī)劃設計股份有限公司共同設計與建造的,有5個單體建筑組成,單體房屋高9米,最大直徑5.8米,上下2層,建筑面積約45平米。建筑設計參考火星基地,立面為三維曲線(蛋型)造型,充分體現了3D打印技術的優(yōu)點。
項目結構通過配置環(huán)向鋼筋、徑向拉結鋼筋、豎向鋼筋,形成整體鋼筋籠,配合3D打印混凝土,形成3D打印配筋混凝土結構,并針對各種荷載組合進行了有限元受力分析,確立了結構的設計方案。施工采用裝配式施工工藝,工廠將建筑分節(jié)段打印并預留構造柱出筋,在現場進行吊裝和節(jié)點鋼筋搭接和構造柱的現澆,最終形成整體性良好的完整結構。
▲火星一號基地文旅酒店項目3D打印配筋混凝土結構
▲火星一號基地文旅酒店項目施工
▲沙特Durra別墅
▲整體打印建筑
▲3D打印部品、部件
▲景觀小品
王海龍教授還分享了裝配式3D打印技術應用案例沙特Durra別墅,整體打印成型公安崗亭等項目,3D打印公園部品、景觀小品,以及正在打印建造中的民居院落等工程案例。
王教授認為建筑3D打印技術在未來的發(fā)展存在諸多機遇和挑戰(zhàn),加快建筑3D打印技術相關標準制定的推進工作,開發(fā)具有多功能化建筑3D打印建造系統(tǒng),完善建筑3D打印材料體系、大力開發(fā)綠色低碳打印材料、粗骨料低碳打印混凝土材料,助力綠色建造,推進建筑3D打印技術和傳統(tǒng)建造的兼容互補,實現復雜環(huán)境與極端環(huán)境下大型結構的打印建造,以及建立完善可靠的打印結構設計方法和建造方法,這些都是未來3D打印混凝土行業(yè)領域的發(fā)展方向。
中國混凝土與水泥制品協(xié)會網站版權聲明:
① 凡本網注明來源:中國混凝土與水泥制品協(xié)會、CCPA、CCPA各部門以及各分支機構的所有文字、圖片和音視頻稿件,版權均為本站獨家所有,任何媒體、網站或個人在轉載使用前必須經本網站同意并注明"來源:"中國混凝土與水泥制品協(xié)會(CCPA)"方可進行轉載使用,違反者本網將依法追究其法律責任。
②本網轉載并注明其他來源的稿件,是本著為讀者傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性。 其他媒體、網站或個人從本網轉載使用的,請注明原文來源地址。如若產生糾紛,本網不承擔其法律責任。
③ 如本網轉載稿件涉及版權等問題,請作者一周內來電或來函聯系。