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3D打印在建筑行业的应用

更新时间: 2019-09-17 09:47:31  查看次数: 232    

3D打印技术是基于数字化控制的快速成型技术,该技术已经广泛应用于不同的行业,而该技术在建筑行业的应用仍旧处于起步阶段。以水泥基材料作为3D打印建筑的原材料,在材料性能和材料测试方法部分还没有成体系的背景下,对3D打印水泥基材料进行初步的研究,用于3D打印技术的水泥基材料要能够稳定连续的挤出,在变形量小的情况下堆积起来,并且堆积起来层与层之间要具有良好的可塑性和可以控制的打印时间。


基于打印材料所需具有的特性考虑,选择了具有调节水泥基材料流变性能以及能够调节水泥基材料凝结时间和强度的凝结硬化调节组分进行实验研究。并提出用于测试可挤出性、可堆积性和层与层粘结强度的测试方法,对水泥基材料的打印性能及其影响因素进行试验研究。得到如下结论:
  1. 温轮胶和羟丙基甲基纤维素醚掺量的增加能够降低水泥砂浆的坍落度,两种乳胶粉R-5010能够降低水泥砂浆的坍落度,而R-4036会增加水泥砂浆的坍落度,温轮胶对水泥砂浆坍落度的影响最为明显。
  2. 三种流变调节组分均能够有效的减小水泥砂浆的泌水情况,其中温轮胶的效果最为明显;该组分能够延缓水泥净浆的凝结时间,其凝结时间在4-6小时范围内。
  3. 温轮胶、羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)以及可再分散乳胶粉都造成水泥砂浆的强度的损失。其中,HPMC会因为粘度的增加使得强度的损失也增大,掺加4036N可再分散乳胶粉的水泥砂浆强度要高于掺加5010N可再分散乳胶粉的水泥砂浆强度。
  4. 促强减缩剂、无碱液体速凝剂以及硫酸铝溶液能够明显的缩短水泥的凝结时间,将无碱液体速凝剂和硫酸铝溶液分别与内掺10%促强减缩剂复掺能够进一步缩短水泥的凝结时间在20-30分钟内;该组分可以提高水泥砂浆早期强度,并且后期强度能够稳定增长,以满足凝结时间可控并提供早期强度。
  5. 打印水泥基材料要具有较好的稳定性以满足材料能够顺利的挤出和堆积,泌水率应低于0.2%,坍落度在60-105mm区间内能够具有良好的可挤出性能和可堆积性能;可挤出性能和层与层之间的粘结性能会随着水泥基材料的凝结固化的发展而降低,应该在水泥基材料达到初凝时间前完成打印工艺,因此可以将水泥的初凝时间作为打印时间的参考依据。