关于探讨建筑渣土3D打印技术在现实应用中的调研报告

作者：赵文涛

导读：近年来随着建筑垃圾尤其是渣土的大量出现，给全社会带来了诸多问题。很多公司利用传统的处理方式不仅加剧了建筑渣土对于环境的污染等种种不良影响外，还大大增加了公司在处理渣土方面的开支。本文着重阐述了我国建筑渣土的现状、目前存在的主要问题以及建筑渣土3D打印技术相比于传统方式在处理建筑渣土方面的优势和可行性。

一、我国建筑渣土现状
中国现在存在着很多建筑施工企业。在进行房屋和各类建筑物的新建、改建、扩建和拆除时，就会不自觉地产生大量的弃土、弃料和其它的废弃物。而这些废弃物便是建筑垃圾。建筑垃圾主要分为土地开挖垃圾和旧建筑物拆除垃圾这两大类，其中土地开挖垃圾就是前文中提到的建筑渣土。目前我国对于建筑渣土的传统处理方式大致分为两种：一种是将一些土质比较好的渣土存留在一个特定地点并做好防护措施以便后续回填使用，而剩下的渣土则是让专业承包单位找一个消纳地点进行填埋;另外一种则是将所有渣土作为生产再生砖等其他物品的原材料。

二、当今存在的主要问题
通过调研发现目前大多数正在执行建设任务的施工现场每天大约产生渣土总量为3000立方米左右，而绝大部分建筑工地目前所采取处理这些建筑垃圾的方法通常是租赁政府所要求的自卸式渣土运输车进行渣土外运。由于各地区政府大多要求各个建筑工地只能在午夜期间使用渣土车辆向指定的渣土消纳场所运送渣土，因此每运送一车渣土所需要花费的价格就会提高至30元(假设建筑工地和渣土消纳场所的运距为15km)。一辆自卸式运输车所能承受的渣土总量最多为20方，因此对于一般的建筑工地来说想要把每天所产生的所有渣土在当天全部运送完毕的话就需要150车次。在这同时还需要加上住建部对于建筑工地渣土的额外收费：每一立方米的渣土费用为25元。经过计算后可以发现建筑工地仅一天就需要支付高达7.95万元(渣土费用+运费)。

当计算完建筑渣土在消纳产业链中的直接经济消耗外，建筑施工企业还需要考虑到这些渣土对于社会资源的间接消耗。虽说政府要求各建筑工地在运输渣土过程中使用的是绿色环保渣土运输车，但是因为有些司机的不文明行为，例如在夜晚作业时随意鸣笛或是开远灯，因此在运输过程当中势必会产生比较严重的噪音和光污染。甚至有些公司为了尽可能的降低成本而选用一些不达标的运输车辆，比如：车辆保养不到位及密封性较差，造成泄露渣土从而对路面带来污染。有些公司为了减少每天运输的车次便在每辆运输车中装入过多的渣土，使得运输车辆超高超重，对城市道路路基损害极大。

除了上述讨论的两点外，建筑垃圾还会对动植物及人类带来不可忽略的影响。有些承包商将未经任何处理的渣土随意倾倒，进而污染周围的林木、花草和河道，甚至于占用大量的耕地面积。这些固体废物长期堆放还会使其中的有毒成分渗透至就近的土壤中，使得这些土地的成分和结构发生巨大改变，从而导致其不能再被利用种植植物，这也成为了间接导致土地资源浪费的原因。这些废物中的粉尘不仅会通过风等其他媒介的传播污染空气，还会通过雨水污染水资源，最终势必会对人类及动植物带来巨大且不可逆转的危害。

三、3D打印技术在建筑渣土处理方面的优势
近几年来，我国住房和城乡建设部以及相关部门相继出台了很多对于智能制造及3D打印技术有利的政策和文件。住建部大力支持施工类企业和工程总承包类企业将专项信息技术和BIM技术完美集合并融入到日常工作中，以更好地提高工作效率。3D打印技术正是这些专项信息技术中的一种。政府同时也在大力鼓励相关企业单位积极探索利用3D打印技术打印产品和部件。随着《工业绿色发展规划》的出台，我国在工业领域强调要将各大建筑企业转型成为发展资源节约型和环境友好型的优良企业单位。3D打印技术不仅可以用于处理建筑渣土，而且可以有效地解决城市雾霾天气出现的频率、减少渣土外运、路面材料回运、汽车尾气排放和污染。同时3D打印技术还可以提高效率，降低大量的建材加工、运输、施工等生产施工成本，达到缩短生产周期的效果。完全符合国家的政策。

从技术方面来看，3D打印技术所需要的打印材料(建筑渣土与添加剂合理配比加工而成)，打印出的建筑制品强度可以达到20Mpa。同时抗渗性、抗疏化、抗冻性都能达到较好的标准，使得最终打印出来的成品具备凝结快、强度高等特点。当代的建筑渣土3D打印机采用了单片机和PLC全自动控制系统，实现渣土上料、搅拌机转动以及下料阀门自动开启与关闭等。

四、3D打印技术替代传统处理方式的可行性
首先从技术方面来对比建筑渣土3D打印技术和传统建造技术。建筑渣土3D打印技术在施工效率、施工难度、维护费用、表面质量以及回收价值这五方面要远高于传统建造技术。利用全自动化机器替代人工不仅可以避免人力疲惫所带来的生产效率低下以及易产生错误和不可忽略的误差等种种缺点外，还能够保证员工在经过简单培训后即可操作而并非像砌砖、抹灰等传统建造技术那样需要经过大量的实践才能保证其施工质量。

其次从经济方面对建筑渣土3D打印技术和传统建造技术进行对比。为了使结果更有说服性，以一个使用红砖砌成10米长，2.4米高，0.24米厚墙体的工程造价来进行此次对比。使用建筑渣土3D打印技术打出的墙体，造价为1694.89元(见附件1)。而传统砌筑墙体，造价为4164.89元(见附件2)。由此得出结论：建筑渣土3D打印技术相比于传统建造技术可以在每5.76立方米(上述物品的体积)节约2468.59元。可见3D打印技术的开发及应用经济效益是极其显著的。


五、总结
综上所述，建筑渣土3D打印技术不仅能够将传统处理渣土方式所带来的环境的污染降至最低，而且能够十分有效地提高工作效率和降低额外成本。它还能很好地在符合时代潮流且紧随国家政策需求的前提下保证打印出来的产品的可用性和耐用性。此技术有着广阔的社会效益和可观的经济效益。

参考文献
[1]兰聪,卢佳林,陈景,高育欣. 我国建筑垃圾资源化利用现状及发展分析[J]. 商品混凝土,2017,(09):23-25.
[2]张荣满. 渣土运输与城市环境污染治理探索[J]. 产业与科技论坛,2018,17(14):243-244.
[3]关于印发2016-2020年建筑业信息化发展纲要的通知[EB/OL]. http://www.shjx.org.cn/article-9111.aspx.2016-09-19.
[4]关于智能制造，国家这10大给力政策你都了解了吗?[EB/OL]. https://www.sohu.com/a/139439047_572698. 2017-05-10.

附件一：对建筑渣土3D打印技术打出的10m长、2.4m高的土墙，预估造价1694.59元，明细表如下

附件二：对10m长，2.4m高，0.24米厚砖墙的工程造价进行了计算。明细如下表所示：(表一)