《3D打印混凝土建筑構(gòu)件應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明

《3D打印混凝土建筑構(gòu)件應(yīng)用技術(shù)

規(guī)程》協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明

（征求意見(jiàn)稿）

標(biāo)準(zhǔn)編制組

2023年4月

一、工作簡(jiǎn)況

（一）任務(wù)來(lái)源

國(guó)內(nèi)隨3D打印技術(shù)發(fā)展，涌現(xiàn)一批以上海盈創(chuàng)有限責(zé)任公司為主的智能建

造企業(yè)，當(dāng)前3D打印產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于建筑小品、城市景觀、預(yù)制構(gòu)件及公共設(shè)

施等領(lǐng)域，其工程應(yīng)用發(fā)展缺乏建筑構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)不統(tǒng)一等問(wèn)

題也隨之顯現(xiàn)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的需求成為掣肘3D打印在工程應(yīng)用的重要因素。本項(xiàng)

目是根據(jù)中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)《關(guān)于下達(dá)2020年第六批協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的

通知》（中建材聯(lián)標(biāo)發(fā)[2020]49號(hào)），計(jì)劃編號(hào)為2020-45-xbjh，項(xiàng)目名稱《3D

打印混凝土材料與建筑構(gòu)件》進(jìn)行制定，主要起草單位：同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)、

河北工業(yè)大學(xué)、中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限公司、中國(guó)建筑第八工程局有限

公司、遼寧格林普建筑打印科技有限公司等。由中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)歸口管理。

（二）工作過(guò)程

1.起草（草案、論證）階段

（1）開(kāi)展調(diào)研工作

中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)于2010年6月7日召開(kāi)行業(yè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)研討會(huì)，對(duì)制定

《3D打印混凝土材料與建筑構(gòu)件》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的工作進(jìn)行初步摸底，牽頭單位同

濟(jì)大學(xué)對(duì)《3D打印混凝土材料與建筑構(gòu)件》團(tuán)標(biāo)立項(xiàng)建議進(jìn)行了介紹。

（2）收集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

本標(biāo)準(zhǔn)所需引用的規(guī)范性引用文件收集齊全。

（3）成立標(biāo)準(zhǔn)起草工作小組

2020年7月11日-7月13日工作組在線上召開(kāi)了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)第一次工作組會(huì)

議，工作專家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了審核，并提出修改建議及標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證要求，來(lái)自科研院

所、高等院校、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)、使用企業(yè)等多名代表參加了會(huì)議。會(huì)議成立了

本標(biāo)準(zhǔn)起草工作組，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)初稿進(jìn)行了討論。起草小組主要分工如下：

a)負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)編寫過(guò)程，收集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)3D打印混凝土材料與建

筑構(gòu)件的生產(chǎn)和使用情況進(jìn)行調(diào)研，并負(fù)責(zé)組織驗(yàn)證試驗(yàn)；

b)其他單位對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的討論稿、征求意見(jiàn)稿、送審稿等提出意見(jiàn)和建議及承

擔(dān)征求意見(jiàn)匯總、行業(yè)調(diào)研等工作。

1

（4）標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿的確定

2020年11月20日在線上召開(kāi)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《3D打印混凝土材料與建筑構(gòu)件》

第二次工作會(huì)議，不斷征求與驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容，完善標(biāo)準(zhǔn)文本，于2021年9

月形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)。會(huì)議代表主要就以下內(nèi)容達(dá)成共識(shí)：

結(jié)合3D打印混凝土材料與建筑構(gòu)件的實(shí)際應(yīng)用，其主要技術(shù)指標(biāo)包含：材

料、配合比、性能指標(biāo)、構(gòu)件設(shè)計(jì)與承載力計(jì)算、制作、運(yùn)輸、施工及驗(yàn)收等。

（5）征求意見(jiàn)稿公示

2023年4月形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿，并完善編制說(shuō)明內(nèi)容，由中國(guó)建筑材料

聯(lián)合會(huì)向社會(huì)各界公開(kāi)征求意見(jiàn)。同時(shí)，為了使標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)具有廣泛的協(xié)調(diào)

性、代表性和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性，擴(kuò)大了征求意見(jiàn)的范圍，向主流生產(chǎn)企業(yè)、高校學(xué)院、

用戶等單位的建材行業(yè)專家收集意見(jiàn)建議，并對(duì)這些意見(jiàn)進(jìn)行匯總處理。

（三）主要參加單位及分工

本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)提出，負(fù)責(zé)起草單位共6家。包括了科研院所

（1家）、高校（3家）、和應(yīng)用企業(yè)等（2家）單位，標(biāo)準(zhǔn)的牽頭單位是同濟(jì)

大學(xué)。計(jì)劃項(xiàng)目由同濟(jì)大學(xué)、中國(guó)建材研究院、東南大學(xué)、中建八局、遼寧格林

普建筑打印科技有限公司、河北工業(yè)大學(xué)等單位承擔(dān)，項(xiàng)目周期10個(gè)月，各單

位負(fù)責(zé)人詳情見(jiàn)表1。

表1標(biāo)準(zhǔn)編制組成員

序號(hào)主要工作單位負(fù)責(zé)人

標(biāo)準(zhǔn)的組織、起草、3D打

印混凝土構(gòu)件與施工等方肖建莊、段珍華、丁陶、余

1同濟(jì)大學(xué)

面的資料搜集、安排工作計(jì)江滔、吳宇清、秦飛

劃等

術(shù)語(yǔ)和3D打印混凝土材料中國(guó)建筑材料科學(xué)研

2王玲、王振地

方面的資料搜集究總院有限公司

3D打印混凝土材料方面的

3東南大學(xué)張亞梅

資料搜集

3D打印混凝土材料方面的

4河北工業(yè)大學(xué)馬國(guó)偉

資料搜集

3D打印混凝土施工等方面中國(guó)建筑第八工程局

5葛杰

的資料搜集有限公司

3D打印混凝土構(gòu)件的制作遼寧格林普建筑打印

6都書鵬、汲廣超

與施工等方面的資料搜集科技有限公司

2

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

（一）標(biāo)準(zhǔn)編制目的意義

增材制造（又稱3D打?。┦且詳?shù)字模型為基礎(chǔ)，將材料逐層堆積制造出實(shí)

體物品的新興制造技術(shù)，將對(duì)傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合

產(chǎn)生深刻影響，是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)，3D打印混凝土用在建筑領(lǐng)域，

被稱為解決全球住房危機(jī)的潛在解決方案。我國(guó)高度重視增材制造產(chǎn)業(yè)，將其作

為《中國(guó)制造2025》的發(fā)展重點(diǎn)。2015，中國(guó)政府推出《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)

展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016年）》計(jì)劃，該計(jì)劃制定了關(guān)于3D打印技術(shù)發(fā)展的短

期規(guī)劃和目標(biāo)。

3D打印混凝土工藝作為一種“第三次工業(yè)革命”標(biāo)志性技術(shù)有諸多優(yōu)點(diǎn)：

1)可實(shí)現(xiàn)無(wú)模結(jié)構(gòu)，無(wú)需經(jīng)過(guò)支撐模、拆模等一系列繁瑣的工序。與傳統(tǒng)

施工方法相比，施工時(shí)間大大縮短，成本降低到1/3左右

2)能耗低，減少建筑垃圾揚(yáng)塵的產(chǎn)生，建筑噪音低

3)數(shù)字化控制機(jī)器人代替人類，避免人類在高風(fēng)險(xiǎn)、高污染的環(huán)境和空間

工作。

4)材料來(lái)源廣泛，可使用建筑廢料、塑料等。

3D打印混凝土建筑構(gòu)件應(yīng)用在建筑工程混凝土中需求量大，加之勞動(dòng)力老

齡化及不足的實(shí)際情況，3D打印混凝土構(gòu)件在建筑建造應(yīng)用將成為一種必然趨

勢(shì)，另外，隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，發(fā)展智能建造減少環(huán)境污染，符合社會(huì)保

護(hù)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是國(guó)家政策扶持行業(yè)，前景廣闊。但目前對(duì)于3D打

印混凝土材料及建筑構(gòu)件仍沒(méi)有對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)其技術(shù)要求作出系統(tǒng)的規(guī)定。

（二）標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本文件根據(jù)《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃（2016年~2020年）》總體要求，基于3D

打印混凝土材料及建筑構(gòu)件國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀，確定如下編制原則：

a)與國(guó)家相關(guān)政策法規(guī)保持一致，落實(shí)國(guó)家綠色化發(fā)展的總方向。

b)標(biāo)準(zhǔn)格式、結(jié)構(gòu)和內(nèi)容按GB/T1.1—2020的規(guī)定進(jìn)行編制。

c)指標(biāo)的設(shè)置在國(guó)內(nèi)行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用水平的基礎(chǔ)上，兼顧科學(xué)性、高

端性、先進(jìn)性與可操作性。

3

（三）主要編制內(nèi)容

編制單位在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)3D打印混凝土材料發(fā)展的基礎(chǔ)上，考慮打印預(yù)制

構(gòu)件性能指標(biāo)，制定本標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容包括術(shù)語(yǔ)和定義、符號(hào)、總體要求、技

術(shù)要求、構(gòu)件設(shè)計(jì)與承載力計(jì)算、檢驗(yàn)規(guī)則等。

下面對(duì)標(biāo)準(zhǔn)編制的主要內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明：

1.范圍

本文件規(guī)定了3D打印混凝土材料和建筑構(gòu)件的術(shù)語(yǔ)和定義、材料、配合比、

性能指標(biāo)、構(gòu)件設(shè)計(jì)與承載力計(jì)算、制作及驗(yàn)收。

本文件適用于3D打印混凝土材料和建筑構(gòu)件，宜現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用。

2.規(guī)范性引用文件

GB175通用硅酸鹽水泥

GB1499.2混凝土用鋼筋

GBT2419水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法

GB8076混凝土外加劑

GB/T14684建設(shè)用砂

GB/T14685建設(shè)用卵石、碎石

GB20472硫鋁酸鹽水泥

GB/T21120水泥混凝土和砂漿用合成纖維

GB/T25176混凝土和砂漿用再生細(xì)骨料

GB50003砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50009建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范

GB50010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50068建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

GB/T50080普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法

GB/T50081混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

GB/T50082普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

GB50119混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范

GB50204混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范

GB/T50476混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

4

GB/T51003礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范

JC/T449鎂質(zhì)膠凝材料用原料

JGJ55普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程

JGJ63混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)

JGJ98砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)程

JGJ/T221纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程

T/CBMF1833D打印混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法

T/CBMF1843D打印混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法

以上文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其

中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文

件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

3.術(shù)語(yǔ)與定義

本文件中，定義了3D打印混凝土為“通過(guò)3D打印技術(shù)，采用擠出方式成型，

水泥水化形成強(qiáng)度，經(jīng)養(yǎng)護(hù)硬化后的混凝土材料”，定義了3D打印混凝土建筑

構(gòu)件為“由3D打印混凝土技術(shù)制造的構(gòu)成建筑物各個(gè)要素”，定義具有科學(xué)性。

此外，本文件內(nèi)容中涉及的3D打印相關(guān)性能及參數(shù)等相關(guān)術(shù)語(yǔ)參照T/CBMF

184—2022《3D打印混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》與T/CBMF183—2022《3D

打印混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法》執(zhí)行，此處不再重復(fù)定義。

4.分類

考慮到混凝土建筑構(gòu)件打印形式及材料不同，混凝土用途、3D打印混凝土

建筑構(gòu)件制備類型和方式進(jìn)行了規(guī)定，進(jìn)一步將混凝土分為現(xiàn)場(chǎng)3D打印混凝土

和打印永久模板后內(nèi)部澆筑混凝土，依據(jù)建筑構(gòu)件制備類型細(xì)分為工廠預(yù)制混凝

土構(gòu)件和現(xiàn)場(chǎng)打印混凝土構(gòu)件，規(guī)范了3D打印混凝土流動(dòng)性、可擠出性、可建

造性及力學(xué)性能，并規(guī)范了打印模板澆筑混凝土基本性能，闡明了3D打印建筑

構(gòu)件與常規(guī)建筑構(gòu)件所用混凝土的差異性。

5.基本要求

基本要求主要規(guī)范了無(wú)筋及配筋3D打印混凝土構(gòu)件生產(chǎn)的質(zhì)量管理、控制、

人員到崗、設(shè)備到場(chǎng)及技術(shù)到位等要求，進(jìn)一步規(guī)范了生產(chǎn)時(shí)對(duì)周邊環(huán)境影響，

做到綠色生產(chǎn)，減少環(huán)境污染。應(yīng)遵循基本要求，

5

6.原材料要求

依據(jù)用途對(duì)涉及到所用3D打印原材料及永久模板澆筑混凝土進(jìn)行規(guī)定，通

過(guò)篩選原材料類型及品質(zhì)實(shí)現(xiàn)打印混凝土制品的可靠性提升。主要對(duì)3D打印混

凝土所用水泥、礦物摻合料、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑、纖維、用水方面作了相

應(yīng)規(guī)定，強(qiáng)調(diào)原材料選取應(yīng)符合我國(guó)環(huán)保和安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

水泥應(yīng)符合GB175和GB20472的規(guī)定。鎂質(zhì)膠凝材料類別的選用應(yīng)符合

JC/T449的規(guī)定。

礦物摻合料應(yīng)符合GB/T51003的規(guī)定。

粗骨料應(yīng)符合GB/T14685的規(guī)定。用于3D打印混凝土的粗骨料宜選擇質(zhì)地

堅(jiān)硬、級(jí)配良好的碎石或卵石，最大粒徑不宜大于16mm，應(yīng)與打印機(jī)的泵送系

統(tǒng)和擠出系統(tǒng)尺寸相匹配。

細(xì)骨料應(yīng)符合GB/T14684和GB/T25176的規(guī)定。用于3D打印混凝土的細(xì)

骨料宜選用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的河砂、機(jī)制砂或固廢再生原料。

外加劑應(yīng)符合GB8076和GB50119的規(guī)定。

纖維應(yīng)符合GB∕T21120和JGJ∕T221規(guī)定。

拌和用水應(yīng)符合JGJ63的規(guī)定。

7.構(gòu)件性能要求

混凝土材料性能則是對(duì)3D打印建筑構(gòu)件所用混凝土作了分級(jí)化處理以適應(yīng)

工程應(yīng)用選擇和市場(chǎng)的需要。考慮到《3D打印混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》

T/CBMF184—2022與《3D打印混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法》T/CBMF

183—2022對(duì)3D打印混凝土拌合物和混凝土材料基本力學(xué)性能做出了相關(guān)要求，

本標(biāo)準(zhǔn)基于此，對(duì)建筑構(gòu)件所用混凝土材料要求指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步的規(guī)定，編制團(tuán)

隊(duì)對(duì)國(guó)內(nèi)3D打印混凝土材料性能及工程建筑構(gòu)件應(yīng)用工況進(jìn)行了廣泛調(diào)研。其

中，早期工作性能決定了混凝土可打印性，硬化后力學(xué)性能決定了混凝土服役性

能，耐久性能對(duì)混凝土建筑構(gòu)件服役周期和正常使用有直接影響?；谝陨蠀?shù)

依據(jù)工程應(yīng)用強(qiáng)度等級(jí)，通過(guò)軸心受壓及受拉性能試驗(yàn)對(duì)C20~C50強(qiáng)度的無(wú)筋

3D打印混凝土進(jìn)行規(guī)定。確定了以下主要技術(shù)要求：

表13D打印混凝土軸心抗壓和抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）

強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度等級(jí)

6

C20C25C30C35C40C45C50

≥13.4≥16.7≥20.1≥23.4≥26.8≥29.6≥32.4

fck

fck,x≥10.7≥13.4≥16.1≥18.7≥21.4≥23.7≥25.9

fck,y≥9.4≥11.7≥14.1≥16.4≥18.8≥20.7≥22.7

fck,z≥10.1≥12.5≥15.1≥17.6≥20.1≥22.2≥24.3

≥1.54≥1.78≥2.01≥2.2≥2.39≥2.51≥2.64

ftk

ftk,x≥1.23≥1.42≥1.61≥1.76≥1.91≥2.01≥2.11

ftk,y≥1.08≥1.25≥1.41≥1.54≥1.67≥1.76≥1.85

ftk,z≥1.16≥1.34≥1.51≥1.65≥1.79≥1.88≥1.98

注：混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作、養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)

為150mm的立方體試件,在28d或設(shè)計(jì)規(guī)定齡期以標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度值。

表中和分別為現(xiàn)澆混凝土軸心抗壓和抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；，和分別為X，Y和Z方向的3D打

fckftkfck,xfck,yfck,z

印混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；，和分別為X，Y和Z方向的3D打印混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

ftk,xftk,yftk,z

3D打印混凝土的加載方向和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法可參考《3D打印混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法》T/CBMF

183—2022的相關(guān)規(guī)定。

表23D打印混凝土軸心抗壓和抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）

混凝土強(qiáng)度等級(jí)

強(qiáng)度

C20C25C30C35C40C45C50

≥9.6≥11.9≥14.3≥16.7≥19.1≥21.1≥23.1

fc

fc,x≥7.7≥9.5≥11.4≥13.4≥15.3≥16.9≥18.5

fc,y≥6.7≥8.3≥10.0≥11.7≥13.4≥14.8≥16.2

fc,z≥7.2≥8.9≥10.7≥12.5≥14.3≥15.8≥17.3

≥1.10≥1.27≥1.43≥1.57≥1.71≥1.80≥1.89

ft

ft,x≥0.88≥1.02≥1.14≥1.26≥1.37≥1.44≥1.51

ft,y≥0.77≥0.89≥1.00≥1.10≥1.20≥1.26≥1.32

7

ft,z≥0.83≥0.95≥1.07≥1.18≥1.28≥1.35≥1.42

注：表中和分別為現(xiàn)澆混凝土軸心抗壓和抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；，和分別為，和方向的打印混凝

fcftfc,xfc,yfc,zXYZ3D

土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；，和分別為X，Y和Z方向的3D打印混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

ft,xft,yft,z

由于3D打印模板配筋混凝土構(gòu)件模板為打印工藝制備，其配筋下性能、界

面特征及澆筑混凝土后形成構(gòu)件與常規(guī)澆筑混凝土模板并不相同，需對(duì)3D打印

模板配筋混凝土構(gòu)件所用配筋、承載力計(jì)算方法進(jìn)行規(guī)定，并規(guī)范永久模板內(nèi)澆

筑混凝土長(zhǎng)期性能。

根據(jù)試驗(yàn)室試驗(yàn)建立構(gòu)件正截面受壓、受彎、受剪等工況下承載力計(jì)算方法，

為工程應(yīng)用安全校核提供理論支撐。

3D打印無(wú)筋及模板配筋混凝土構(gòu)件的承載力計(jì)算應(yīng)符合A.1及A.2中的相

關(guān)規(guī)定。

3D打印模板配筋混凝土構(gòu)件的耐久性能應(yīng)符合GB/T50476的相關(guān)規(guī)定。

3D打印模板配筋混凝土構(gòu)件的配筋要求應(yīng)符合GB1499.2的相關(guān)規(guī)定。

8.材料及建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)要求

由于打印工藝對(duì)混凝土流動(dòng)性、可擠出性、可建造性及力學(xué)性能要求，需規(guī)

范3D打印混凝土水膠比、骨膠比及礦物摻合料用量等參數(shù)。設(shè)計(jì)要求依據(jù)由起

草人通過(guò)試驗(yàn)室大量試驗(yàn)分析得出，對(duì)3D打印建筑構(gòu)件配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行了規(guī)定。

確定了以下主要技術(shù)要求：

表3不同強(qiáng)度等級(jí)3D打印混凝土的水膠比

強(qiáng)度等級(jí)C20C30C40C50

水膠比0.40～0.460.36～0.420.34～0.400.30～0.36

表4不同強(qiáng)度等級(jí)膠凝材料與骨料用量體積比

強(qiáng)度等級(jí)C20C30C40C50

膠凝材料/骨料0.52～0.650.57～0.700.65～0.740.70～0.81

表5不同強(qiáng)度等級(jí)3D打印混凝土的礦物摻合料用量

單位為百分比

強(qiáng)度等級(jí)C20～C30C30～C40C40～C50

摻合料用量≤70≤50≤30

8

9試驗(yàn)方法

由于3D打印模板配筋混凝土構(gòu)件模板為打印工藝制備，其與打印設(shè)備協(xié)同

下制備構(gòu)件性能調(diào)控與常規(guī)澆筑混凝土并不相同，需對(duì)3D打印混凝土硬化前可

擠出性、可打印時(shí)間及可建造性的計(jì)算方法進(jìn)行規(guī)定。

3D打印混凝土的流動(dòng)性能試驗(yàn)方法應(yīng)按下列要求進(jìn)行：

a)對(duì)于3D打印混凝土拌合物所含骨料粒徑＜5mm時(shí)，流動(dòng)性按GB/T

2419規(guī)定的水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)試。

b)對(duì)于3D打印混凝土拌合物所含骨料粒徑為5mm～16mm時(shí)，流動(dòng)性

按GB/T50080規(guī)定的坍落度與坍落擴(kuò)展度法進(jìn)行測(cè)試。

3D打印混凝土可擠出性應(yīng)按A.3試驗(yàn)。

3D打印混凝土可打印時(shí)間應(yīng)按A.4試驗(yàn)。

3D打印混凝土可建造性應(yīng)按A.5試驗(yàn)。

10質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收

為滿足工程質(zhì)量驗(yàn)收需求，需規(guī)范支撐與打印永久模板及永久模板澆筑混凝

土具體質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收流程，對(duì)打印永久模板安裝允許偏差及檢驗(yàn)方法及3D打

印混凝土建筑構(gòu)件尺寸的允許偏差及檢驗(yàn)方法進(jìn)行進(jìn)一步規(guī)定。

表7打印永久模板安裝允許偏差及檢驗(yàn)方法

項(xiàng)目允許偏差(mm)檢驗(yàn)方法

軸線位置5量尺檢查

底模上表面標(biāo)高±5水準(zhǔn)儀或拉線、量尺檢查

柱、梁+4、-5量尺檢查

截面內(nèi)部尺寸

墻+4、-3量尺檢查

不大于5m6經(jīng)緯儀或拉線、量尺檢查

層高垂直度

大于5m8經(jīng)緯儀或拉線、量尺檢查

相連板表面高低差2量尺檢查

表面平整度10塞尺檢查

表83D打印混凝土建筑構(gòu)件尺寸的允許偏差及檢驗(yàn)方法

允許偏差

項(xiàng)目檢驗(yàn)方法

(mm)

9

<12m±5

梁、板、柱≥且±

長(zhǎng)度12m<18m10尺量檢查

≥18m±20

墻±4

梁、板、柱截面尺寸±5尺量一端及中部

寬度、高度偏差絕對(duì)值較大

墻高度、厚度±

3處

梁、板、柱l/750且≤20尺量最大側(cè)向彎

側(cè)向彎曲曲處

墻l/1000且≤20

板l/750調(diào)平尺兩端

翹曲測(cè)量

墻l/1000

板10尺量?jī)蓚€(gè)

對(duì)角線差

墻打印窗口5對(duì)角線

中心線5

預(yù)留孔尺量檢查

孔尺寸±5

中心線10

預(yù)留孔尺量檢查

孔尺寸±10

中心線5

打印門窗口尺量檢查

寬度、高度±3

注：1．l為構(gòu)件最長(zhǎng)邊的邊長(zhǎng)。

2．檢查中心線、孔洞位置偏差時(shí)，應(yīng)沿縱橫兩個(gè)方向測(cè)，并取其中較大值。

附錄A3D打印混凝土建筑構(gòu)件承載力計(jì)算方法

本文件采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中成熟的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，即3D打印混凝土

試樣、試驗(yàn)環(huán)境及質(zhì)量應(yīng)按GB50003與GB50010的規(guī)定執(zhí)行，以便捷實(shí)現(xiàn)工程

實(shí)地打印及建筑構(gòu)件性能評(píng)價(jià)；

本規(guī)范在制定時(shí)參照新國(guó)標(biāo)執(zhí)行，此處予以說(shuō)明：

（1）為規(guī)范3D打印混凝土建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)與承載力計(jì)算的測(cè)定，規(guī)范添加

了3D打印混凝土建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)與承載力計(jì)算的參考參數(shù)方法。用新方法按受壓、

局部受壓、受拉、受剪、受彎分別設(shè)計(jì)承載力參考標(biāo)準(zhǔn)，公式來(lái)源依據(jù)國(guó)標(biāo)GB

50003、GB50009、GB50010中相關(guān)公式，針對(duì)3D打印建筑構(gòu)件修正部分見(jiàn)下

表，建筑構(gòu)件相關(guān)性能已在試驗(yàn)室依據(jù)規(guī)范GB/T50081及GB/T50082完成驗(yàn)證。

構(gòu)件設(shè)計(jì)與承載力計(jì)算方法的修改一方面提高了3D打印混凝土建筑構(gòu)件的要求，

同時(shí)給予直觀參照，修改后方法更加科學(xué)性、易操作。

10

受壓構(gòu)件

N1fA(1)

式中：

N——軸向力設(shè)計(jì)值；

1——高厚比β和軸向力的偏心距e對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)；

f——3D打印混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力情況，按照表2進(jìn)

行選??；

A——截面面積。

注：a)對(duì)于3D打印混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，當(dāng)構(gòu)件受到Z方向的荷載時(shí)，

可按照《3D打印混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)方法》的有關(guān)規(guī)定，選擇表2

的3D打印混凝土Z方向的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，其他方向以此類推。

b)對(duì)矩形截面構(gòu)件，依據(jù)圖1，當(dāng)軸向力偏心方向的截面邊長(zhǎng)大于另一方向

的邊長(zhǎng)時(shí)，除按偏心受壓計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)較小邊長(zhǎng)方向，按軸心受壓進(jìn)行

驗(yàn)算；

c)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，可按下式計(jì)算；

圖1單向偏心受壓

當(dāng)β≤3時(shí)：

1

1112(e/h)2

(2)

當(dāng)β＞3時(shí)：

1

1(3)

e11

112[(1)]2

h122

1

(4)

212

式中：

e——軸向力的偏心距；

h——矩形截面的軸向力偏心方向的邊長(zhǎng)；

無(wú)筋3D打印混凝土構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

φ2——

α——與3D打印混凝土強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度大于或等于10

11

MPa時(shí)，α等于0.0015；當(dāng)混凝土強(qiáng)度大于20MPa時(shí)，α等于0.002；

β——構(gòu)件的高厚比。

A.2.1.2確定影響系數(shù)φ時(shí)，構(gòu)件高厚比β應(yīng)按下列公式計(jì)算：

對(duì)矩形截面β=γβH0/h(5)

對(duì)T形截面β=γβH0/hT(6)

式中：

γβ——3D打印混凝土構(gòu)件的高厚比修正系數(shù)，取0.9；

H0——受壓構(gòu)件的計(jì)算高度；

h——矩形截面軸向力偏心方向的邊長(zhǎng)，當(dāng)軸心受壓時(shí)為截面較小邊長(zhǎng)；

hT——T形截面的折算厚度，可近似按3.5i計(jì)算，i為截面回轉(zhuǎn)半徑。

A.2.1.3受壓構(gòu)件的計(jì)算高度H0，應(yīng)根據(jù)房屋類別和構(gòu)件支承條件進(jìn)行計(jì)算，

可參考現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003的有關(guān)規(guī)定。

A.2.1.4按內(nèi)力設(shè)計(jì)值計(jì)算的軸向力的偏心距e不應(yīng)超過(guò)0.6y。y為截面重心到

軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離。

局部受壓

A.2.2.13D打印混凝土截面中受局部均勻壓力時(shí)的承載力，應(yīng)滿足下式的要求：

NlfAl(7)

式中：

Nl——局部受壓面積上的軸向力設(shè)計(jì)值；

γ——局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)；

f——3D打印混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力情況，按照表2

2

進(jìn)行選??；局部受壓面積小于0.3m，可不考慮強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)γa的影響；

Al——局部受壓面積。

A.2.2.2局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)γ，可參考現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB50003的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。

受拉構(gòu)件

A.2.3.1軸心受拉構(gòu)件的承載力，應(yīng)滿足下式的要求：

NtftA(8)

式中：

Nt——軸心拉力設(shè)計(jì)值；

ft——3D打印混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

受彎構(gòu)件

A.2.4.1受彎構(gòu)件的承載力，應(yīng)滿足下式的要求：

MftmW(9)

式中：

12

M——彎矩設(shè)計(jì)值；

ftm——3D打印混凝土彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

W——截面抵抗矩。

A.2.4.2受彎構(gòu)件的受剪承載力，應(yīng)按下列公式計(jì)算：

Vfvbz(10)

zI/S(11)

式中：

V——剪力設(shè)計(jì)值；

fv——3D打印混凝土的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

b——截面寬度；

z——內(nèi)力臂，當(dāng)截面為矩形時(shí)取z等于2h/3(h為截面高度)；

I——截面慣性矩；

S——截面面積矩。

受剪構(gòu)件

A.2.5.1沿打印界面破壞時(shí)受剪構(gòu)件的承載力，應(yīng)按下列公式計(jì)算：

V(fv0)A(12)

式中：

V——剪力設(shè)計(jì)值；

A——水平截面面積；

fv——3D打印混凝土抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

μ——剪壓復(fù)合受力影響系數(shù)；

f——3D打印混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

σ0——永久荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的水平截面平均壓應(yīng)力，其值不應(yīng)大于0.8f。

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析

根據(jù)2020年7月召開(kāi)的專家預(yù)審會(huì)和11月召開(kāi)的專家審查會(huì)專家提出的

意見(jiàn)與建議，編制組反復(fù)研討，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)確定主要內(nèi)容如下：

建筑3D打印技術(shù)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，多在示范性工程和科研工作中應(yīng)用，工

程應(yīng)用案例不足，而且各方單位缺少統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和施工方法，以致難以響應(yīng)國(guó)內(nèi)

廣泛應(yīng)用。編制組在起草標(biāo)準(zhǔn)時(shí)多次討論后認(rèn)為，此標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)著重于3D打印混凝

土構(gòu)件層面的規(guī)定，同時(shí)囊括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工與驗(yàn)收的全過(guò)程，為工程應(yīng)用提高

全過(guò)程的指導(dǎo)。

軸心抗壓強(qiáng)度依據(jù)混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體模具制備并標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后每3個(gè)一組測(cè)

定強(qiáng)度，加載方向和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法可參考T/CBMF183—2022，取平均值作

為試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果均滿足規(guī)范要求，如下表7所示。

13

表73D打印混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

混凝土強(qiáng)度等級(jí)

強(qiáng)度

C20C25C30C35C40C45C50

14.216.321.924.627.231.334.2

fck

fck,x11.413.016.419.122.223.827.0

fck,y10.011.513.818.218.922.724.1

fck,z10.613.116.218.021.322.926.2

軸心抗拉強(qiáng)度依據(jù)混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體模具制備并標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后每3個(gè)一組測(cè)

定強(qiáng)度，加載方向和抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法可參考T/CBMF183—2022，取平均值作

為試驗(yàn)結(jié)果，C45強(qiáng)度等級(jí)Y軸方向試驗(yàn)結(jié)果低于標(biāo)準(zhǔn)值小于5%，滿足可靠性

要求，其余方向抗拉強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求，如下表8所示。

表83D打印混凝土抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

混凝土強(qiáng)度等級(jí)

強(qiáng)度

C20C25C30C35C40C45C50

1.261.822.022.292.412.502.66

ftk

ftk,x1.221.481.601.731.902.072.19

ftk,y1.111.221.451.631.691.792.01

ftk,z1.191.421.501.691.731.861.95

打印驗(yàn)證試驗(yàn)共收集梁構(gòu)件20個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)立方體試樣及棱柱體試樣共4組36

個(gè)。驗(yàn)證試驗(yàn)由同濟(jì)大學(xué)完成，試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

表9外觀驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

1111111112

項(xiàng)目12345678910標(biāo)準(zhǔn)值合