作為國(guó)防部下屬的聯(lián)邦機(jī)構(gòu)，美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（USACE）已經(jīng)開發(fā)并獲得了一種3D打印混凝土組合物的專利，該組合物為建筑部件提供了高結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度。

3D打印已經(jīng)存在了30多年。但是現(xiàn)在，隨著新型可印刷材料的發(fā)展，可以構(gòu)建日益復(fù)雜的零部件和產(chǎn)品。 USACE在開發(fā)3D打印技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，可快速建造軍事和民用建筑。然而，3D建筑項(xiàng)目的一個(gè)重要限制因素是建造混凝土建筑物而不是水泥建筑?；炷帘举|(zhì)上是不均勻的，然而，混凝土由于巖石和石頭的“聚集體”的存在而得到它的強(qiáng)度。由于其成分不均勻，混凝土堵塞機(jī)械的傾向很高。水泥是一種均質(zhì)混合物，不會(huì)堵塞機(jī)器，但不具備確保建筑物在壓力下不會(huì)崩塌所需的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

因此，美國(guó)軍隊(duì)發(fā)明了一種由固體混合物，水和各種液體混合物組成的可印刷混凝土組合物。固體混合物包括骨料，粗砂，粘合劑和細(xì)砂。粘土外加劑，粉煤灰混合物和硅灰混合物。骨料，粗砂和細(xì)砂以約1:1:1的比例混合，而粘土摻合料，粉煤灰摻合物和硅灰摻合料分別以約1.5％，10％和5％的量存在。這種固體混合物可以預(yù)包裝以便隨后與現(xiàn)場(chǎng)的水和液體混合物結(jié)合以形成可印刷的混凝土組合物。

液體外加劑包括流動(dòng)控制劑，增塑劑，促進(jìn)劑和減縮劑。該流動(dòng)控制混合物通過改變其可粘性來控制可印刷混凝土組合物的流變性。這改善了可印刷混凝土組合物在高壓下的流動(dòng)和泵送。增塑劑混合物通過增加可印刷混凝土組合物的組分在較低含量的水中的分散而允許降低可印刷混凝土組合物中使用的水量。減縮劑可降低干燥過程中組合物的開裂和收縮，而加速劑混合物可縮短凝固時(shí)間并增加可印刷混凝土組合物的強(qiáng)度。

這種新的可印刷混凝土組合物允許3D打印以構(gòu)建需要高強(qiáng)度的建筑部件。一旦制備了可印刷的混凝土組合物，使用者可以在不對(duì)組合物進(jìn)行進(jìn)一步改性的情況下印刷結(jié)構(gòu)。用戶可以在可印刷混凝土組合物的層之間嵌入鋼絲網(wǎng)等以增加穩(wěn)定性。