Ландшафтна архитектура и принтиран бетон

Ландшафтната архитектура работи с елементи, които следват терена и рядко се повтарят: подпорни стени с променлива височина, седящи ръбове по извита алея, водни елементи, паркови съоръжения. Тъкмо тази неповторяемост прави класическия кофраж скъп, а 3D принтирането привлекателно, защото при него уникалната форма не струва повече от типовата.

Какво може да се принтира

Принтират се паркова мебел и седящи блокове с извит контур, ниски подпорни и седящи стени, които съчетават задържане на терен и място за сядане, ръбове и бордюри с променлив профил, кашпи и корита за озеленяване, основи за перголи и навеси, както и елементи на водни съоръжения: корита, каскадни стъпала, ръбове на басейни и фонтанни тела.

Отделна група са игровите и спортните съоръжения. Тук геометрията е свободна, но изискванията за безопасност са строги и определят заоблянията, височините и характера на повърхността.

Потопяемите конструкции, включително изкуствените рифове и брегоукрепителните елементи, са област, в която принтирането дава нещо, което другите методи не дават: силно развита порьозна геометрия с кухини и грапавини, които служат за прикрепване и укритие на организми. Тази област се разработва в изследователски проекти и изисква специален подход към състава и към разрешителния режим.

Обичайният начин на изпълнение при ландшафтните елементи е печат в цех и монтаж на място. Причината е, че парковата площадка рядко позволява подготовка и захранване за машината, а достъпът е ограничен.

Съображения при проектирането

Проектирането започва от терена и от водата. Къде се стича повърхностната вода, къде се задържа сняг, накъде е изложението: тези неща определят формата повече от естетическото задание. Елемент, който задържа вода на хоризонтална повърхност, се поврежда бързо в български условия.

Основата е втората определяща тема. Ландшафтните елементи стоят върху почва, която се движи: слягане, набъбване при овлажняване, издуване при замръзване. Неармираният принтиран елемент не понася неравномерно слягане и се пука. Затова основата се проектира внимателно, с трошенокаменна подложка и, при нужда, с бетонова основа под замръзващата дълбочина.

Третото е сегментирането. Дългите редици се изпълняват на сегменти с фуги, които поемат температурните деформации и движението на терена. Фугата тук не е неудобство, а конструктивна необходимост.

Четвъртото е безопасността. Седящите височини, заоблянията на ръбовете, характерът на повърхността и липсата на места за захващане на облекло се определят от изискванията за детски и спортни площадки и от заданието, а не от технологията.

Накрая, поддръжката се проектира предварително. Как се коси около елемента, как се почиства релефът, как се отстраняват графити и колко достъпна е конструкцията за ремонт са въпроси, които се решават преди печата.

Материали и дълготрайност

Външните ландшафтни елементи работят в най-тежкия режим за бетон: пълно излагане на дъжд и слънце, многократни цикли на замръзване и размразяване, контакт с почвена влага, торове и през зимата с опесъчаване и соли.

Печатаемите разтвори са фино зърнести и богати на свързващо вещество. Това означава относително плътна структура, но и повишена чувствителност към съсъхване. Пукнатините от съсъхване са реалният риск при тънкостенни принтирани елементи и се управляват чрез покриване и влажно отлежаване веднага след печата, чрез фибри и чрез избягване на резки промени в сечението.

Мразоустойчивостта е ключова в софийските и планинските условия и се осигурява чрез плътна структура, ниска водопопиваемост и, най-важното, отвеждане на водата. Затворена кухина без дренажен отвор е сигурна повреда.

Контактът с почвата налага защита на страната, която остава засипана. Обичайното решение е хидроизолационно покритие или отделяща мембрана, както и дренаж зад подпорните стени.

За потопяеми конструкции изискванията са различни. Морската среда действа агресивно върху цимента, а всяка армировка в такава среда корозира. Съставите за изкуствени рифове обикновено се избират с оглед на биологичната съвместимост и на дълготрайността в солена вода, като това остава област на изследвания, а не установена практика.

Процес и срокове

Последователността е: заснемане и анализ на терена, ландшафтен проект, конструктивно решение за подпорните елементи и за основите, параметричен модел, при който елементите се извеждат от терена, нарязване на слоеве и генериране на код, пробен печат на характерен фрагмент, печат на серията в цех, отлежаване, повърхностна обработка, транспорт, подготовка на основите на място, монтаж и фугиране, накрая озеленяване.

Продължителността се определя от броя и размера на елементите, от времето за отлежаване преди повдигане, от достъпа на обекта за транспорт и повдигателна техника и от сезона. Земните работи и озеленяването имат свои сезонни ограничения, които често определят графика повече, отколкото производството.

Важна практическа особеност е, че основите на място могат да се изпълняват успоредно с печата в цеха. Това е и основното предимство на сглобяемия подход при ландшафтните проекти.

Ограничения

Армирането остава ограничение и тук. Подпорните стени и всички елементи, които поемат земен натиск или са подложени на огъване, изискват конструктивно решение, което на практика връща усилията към армиран бетон.

Движението на терена е специфичният за ландшафта риск. Крехък неармиран елемент върху нестабилна основа се пука, независимо от качеството на самия печат.

Анизотропията и слабата междусловна връзка са особено чувствителни при външни условия, защото хоризонталните фуги са пътища за проникване на вода и за разрушаване при замръзване.

Повърхностният релеф задържа замърсяване, мъх и растителност. За някои проекти това е желано, за други означава постоянна поддръжка.

Нормативната рамка не покрива 3D принтирания бетон. За неносещи паркови елементи това е поносимо и се решава с изпитване и с приемане от инвеститорския контрол, но за подпорни стени и за съоръжения с изисквания за безопасност процесът е по-тежък.

Накрая, малките тиражи носят пълния разход за подготовка. Ландшафтните проекти обаче често имат много елементи от едно семейство, което подобрява икономиката.

Concreef в контекст

Concreef е проект в ранен етап без регистрирано дружество, който работи в нает цех в София с крановия принтер Crane WASP и екструдер LDM XXL. Направеното дотук се изчерпва с пробни стенни отпечатъци с размер около метър и с продължаващи изпитвания на смеси, включително на землени състави.

Няма изпълнен ландшафтен обект и няма произведени паркови елементи. Интересът към такива приложения се приема като покана за съвместна разработка: обсъждат се терен, геометрия и изисквания, прави се пробен елемент и се казва ясно кои свойства на материала още не са потвърдени с изпитване. Потопяемите конструкции остават изцяло изследователска тема.