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| 3D打印混凝土制备方法 3D打印技术自问世以来，由于其增材制造的特点被广泛研究与应用，水泥基建筑材料作为最大宗的土木工程材料，近年来采用3D打印技术的研究也越来越多。 3D打印混凝土是以混凝土作为打印原料，采用相适应的3D打印机为设备，通过设计程序和控制系统进行分层打印建造的新技术，与传统混凝土施工工艺相比，3D打印混凝土无需模板即可打印制作所需构件，施工过程节能环保，劳动强度小，原料浪费少，施工周期短，具有良好的施工效率和安全性，属于可持续发展的绿色施工新材料。但独特的制作方式要求3D打印混凝土具有可挤出性和可建造性，打印设备对混凝土的约束性较高，其中，打印机喷头尺寸决定混凝土粗骨料的粒径上限，而粗骨料粒径越大对混凝土可3D打印性能的影响也越大，因此，大部分3D打印混凝土采用砂浆或净浆，虽然有部分研究进行含粗骨料混凝土的3D打印施工，但也存在一定的问题。 针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种可宽口径喷头施工的3D打印混凝土，通过采用大量工业废弃物，不添加高成本增稠剂和分散性差的纤维材料，并调整3D打印混凝土配方，实现具有良好可挤出性和可建造性的含再生粗骨料的3D打印混凝土。 基于3D打印的混凝土制备方法 近年来，3D打印技术在建筑领域以其快制造流程、无模板成本、低劳动力输出以及高自由度释放等优点取得了巨大突破。例如，3D打印混凝土建筑、桥梁以及构件的出现。然而，3D打印混凝土技术作为一种创新性非常规技术实际生产中因现有标准和规程的阻碍较难以转向实践。 对于3D打印来说，材料的配合比问题不仅是重点，更是难点。既要满足可挤出性来保证材料可以顺利通过打印管道和喷嘴，又要满足可建造性来避免材料挤出后由于流动性过大导致产生塌陷的问题。此外，应用于建筑行业的工程材料，也应当具有良好的力学性能，能够满足抗弯性能要求来抵抗裂纹形成，避免脆性破坏。 另外，目前工程建筑柱子施工中，柱模板的主要结构形式是木模板、钢模板或铝模板，这种传统的方法需要投入大量人力成本以及材料浪费。 使其打印出来的构件具备良好的抗压性能和抗弯性能，同时还可解决现有技术存在的容易发生堵塞、试样的开裂率大、不宜打印精细试样、人力成本高、浪费材料的不足之处。 利用商品混凝土现场调配为3D打印混凝土的方法 近年来，我国的工业化进程不断加快，“推动新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”已经成为基本国策。建筑工业化作为工业化进程的一部分，近年来也得到了快速的发展。3D打印技术作为“智能生产”的方式之一，将其用于建筑行业中会减少人工劳动力，加快生产速度，减少混凝土的废品量，从而大大加快建筑工业化的发展进程。目前国内外所开展的3D打印建筑中使用的材料多为3D打印砂浆，其骨料粒径较小。这一方面是由于当前所用的打印机挤出口尺寸较小，不能够打印粗骨料混凝土，另一方面是由于相对于混凝土来讲，砂浆具有更高的匀质性，其性质更好控制。然而，在实际工程中，混凝土才是使用量最大的建筑材料，相对砂浆具有更好的长期性能和更低的造价。因此，实现含粗骨料混凝土材料的打印是3D打印技术在建筑行业中应用的迫切要求。 对于3D打印砂浆来说，目前在应用时用量较小，多采用干粉砂浆施工现场拌制的方法。然而，对于3D打印混凝土，当用量较大时，由于现场条件有限以及环评要求，不能像干粉砂浆一样在现场大批量拌合。因此，3D打印混凝土的主要配制和运输应该像商品混凝土一样。另一方面，3D打印混凝土技术对混凝土在新拌状态时的工作性要求与普通混凝土差异巨大，既要求混凝土在挤出之前具有一定的流动度，保证其可泵和可挤出，又要在挤出之后的较短时间内具有可建造性，即具有较快的硬化速度和强度增长，以保证已打印混凝土具有足够的强度来承受自身荷载和后续打印带来的上部荷载。因此，3D打印混凝土对挤出前和挤出后两个阶段的工作性要求有很大的差异，理论上讲对其不同阶段的工作性优化可通过添加外加剂实现，例如可通过添加减水剂满足挤出前3D打印混凝土要求的流动性，可通过添加增稠剂、速凝剂等控制挤出后3D打印混凝土的塌落度、凝结时间，保证其可建造性。然而，目前多种外加剂的添加无法精确控制挤出前后混凝土的工作性能，例如减水剂的增加会降低挤出后的可建造性，速凝剂的添加严重影响商品混凝土的运输、泵送。因此，对来源于商品混凝土的3D打印混凝土的应用提出了极大的挑战。 鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种利用商品混凝土现场调配为3D打印混凝土的方法，使用该方法首先能够得到工作性能满足泵送要求的商品混凝土，将该商品混凝土运输到施工现场之后泵送至二次搅拌容器中，通过添加3D打印混凝土专用外加剂现场调配该商品混凝土为3D打印混凝土。与现有技术相比，本技术既能满足3D打印混凝土在挤出前和挤出后对工作性能的不同要求，解决3D打印混凝土的生产运输难题，又能避免3D打印混凝土大批量生产时带来的现场原料堆放和环保问题，且工艺简单，有利于推动3D打印混凝土的大批量应用，具有实际工程意义。 与现有技术相比，本技术既能满足3D打印混凝土在挤出前和挤出后对工作性能的不同要求，解决3D打印混凝土的生产运输难题，又能避免3D打印混凝土大批量生产时带来的现场原料堆放和环保问题，且工艺简单，有利于推动3D打印混凝土的大批量应用，具有实际工程意义。 技术资料费380元，包括生产配方、原料介绍、工艺流程等。 |
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