氧化铁红颜料对白水泥基3D打印材料流变及可打印性能的影响

目前3D打印技术在建筑材料领域的研究主要集中在大型结构的建立和力学性能上,而对异形装饰及景观构件的研究还很少。本文采用白色硅酸盐水泥作为胶凝材料,并引入亚微米级粒度氧化铁红颜料来制备彩色水泥基3D打印材料,并研究氧化铁红颜料对白水泥基3D打印材料流变性能、可打印性能及力学性能的影响。结果表明,低掺量的颜料可以降低白水泥基3D打印浆体的动态流变性能,改善浆体的挤出性能。此外,颜料的掺入能够明显提高浆体的静态屈服应力,使得结构变形率从11.38%降低至4.03%。同时,颜料的掺入能够改善浆体的早期力学性能,其3 d抗压和抗折强度最高可达到48.56 MPa和5.07 MPa。总的来说,氧化铁红颜料可调控白水泥基3D打印材料流变性能和优化材料微观结构。     

膨润土对3D打印砂浆可打印性能的影响

为探明膨润土及其掺量对3D打印砂浆可打印性能的影响规律,采用流动度评价砂浆的可挤出性,并以高度保留率和贯入阻力评价其可堆叠性。此外,采用动态、静态剪切测试浆体的流变行为,从流变学角度分析膨润土对砂浆可打印性能的影响。结果表明:可打印砂浆流动度与净浆的塑性黏度存在良好的线性关系,与动态屈服应力存在良好的对数关系;高度保留率则与静态屈服应力存在良好的指数关系。一方面,膨润土增大了浆体的塑性黏度与动态屈服应力,从而导致砂浆的可挤出性能降低。另一方面,膨润土提高了浆体静态屈服应力和结构重建速率,从而提高砂浆的可堆叠性能。因此,适宜掺量的膨润土可使砂浆保持良好可挤出性,且改善砂浆的可堆叠性。当膨润土掺量2%时,打印试件顶底宽度比为0.96。     

耐碱玻璃纤维掺量对3D打印砂浆性能的影响研究

耐碱玻璃纤维作为一种性能优良的无机非金属纤维材料,在土木工程领域有很好的研究价值和应用潜力。而3D打印作为新兴技术,在土木工程领域有较高匹配度和广阔应用前景。本文通过在3D打印砂浆中掺入不同掺量的耐碱玻璃纤维并调节减水剂用量,制备一系列打印性能良好的砂浆,探究耐碱玻璃纤维掺量对砂浆力学性能的影响。试验结果表明:要获得良好的打印性能,跳桌试验流动度建议在180~220 mm之间;砂浆抗折强度随耐碱玻璃纤维掺量增加而提高,强度增幅最多可达99.2%;砂浆抗压强度随耐碱玻璃纤维掺量增加先提升后降低,纤维最优掺量为0.25%(质量分数)。     

纳米二氧化硅对白水泥基3D打印材料结构变形、流变及力学性能的影响

与传统建筑材料相比,3D打印建筑材料的结构建立对打印材料的流变性能具有更高的要求。通过引入纳米二氧化硅来调控白水泥基3D打印材料的流变性能,旨在稳定打印后的浆体结构和改善材料的力学性能。研究表明,纳米二氧化硅的掺入可以明显缩短浆体的凝结时间,改善其早期力学性能。同时,纳米二氧化硅的掺入能够提高浆体的屈服应力和弹性模量,这有利于浆体抵抗自身的重力,降低打印结构变形。此外,当纳米二氧化硅掺量达到0.5%(质量分数)时,白水泥基3D打印材料的3 d抗压强度和抗折强度分别可以达到46.9 MPa和6.1 MPa。从流变参数的相关性分析可以看出,动态屈服性能对打印结构变形的影响较小,静态屈服应力对打印结构变形的影响较大。综上所述,在白水泥基3D打印材料中引入纳米二氧化硅可以很好地调控浆体的流变性能,改善3D打印结构和早期力学性能。     

3D打印用聚丙烯复合材料的制备及性能研究

将碳酸钙和滑石粉按质量比为1∶1混合,与聚丙烯(PP)共混,制备可用于熔融沉积法(FDM)打印的PP材料,研究填料用量对3D打印试样力学性能和微观结构的影响。结果表明,随着填料用量的增大,3D打印制品的力学性能下降,PP材料的收缩率显著降低,试样内部纤维之间无空隙。当碳酸钙和滑石粉质量各占配方总质量的20%时,3D打印的PP制品性能最好。     

矿物掺合料对3D打印水泥基材料性能的影响

通过将粉煤灰和硅灰分别以单掺及复掺形式掺入3D打印水泥基材料中,研究其对打印材料工作性能及力学性能的影响.结果 表明:粉煤灰的掺入能够提高打印材料的流动度,但降低其可建造性;而硅灰的掺入效果则相反;不论单掺还是复掺,矿物掺合料的加入均会导致打印材料凝结时间出现不同程度延长;对于力学性能,粉煤灰的掺入会导致打印材料的抗压和抗折强度降低,而硅灰的掺入则会提高其力学性能;通过打印试样与浇筑试样的力学性能对比发现,由于打印工艺缺陷导致相邻打印长丝之间结合欠佳,产生孔隙,使得打印试样的强度低于浇筑试样,尤其对抗压强度影响显著.     

路基工程用纤维混凝土抗氯盐侵蚀性能研究

沿海地区路基工程用混凝土容易受到氯离子侵蚀的影响，降低混凝土结构的耐久性能和适用寿命。因此，以混凝土的电通量、氯离子迁移系数以及抗压强度为评价指标，开展了聚乙烯醇(PVA)纤维对路基工程用混凝土抗氯盐性能影响的研究。试验结果表明：PVA纤维的掺入能够有效降低混凝土试件的电通量和氯离子迁移系数，并能有效提高混凝土试件的抗压强度值；随着不同长度PVA纤维掺量的不断增大，混凝土试件的电通量和氯离子迁移系数均逐渐降低，抗压强度则呈现出先增大后减小的趋势，当PVA纤维的掺量为1.5 kg/cm³时，混凝土试件的抗压强度值可以达到最大，说明PVA纤维的掺入能够有效提高混凝土试件抗氯盐侵蚀性能；另外，12 mm PVA纤维的效果明显优于8 mm PVA纤维的。研究结果认为PVA纤维的掺入能够增强路基工程用混凝土在氯离子环境下的抗侵蚀能力，有效延长混凝土结构的使用寿命。     

纳米粒子和PVA纤维增强水泥基复合材料抗裂性能研究

采用两种纳米粒子(纳米SiO2和纳米CaCO3),通过水泥基复合材料抗裂性能试验,探讨了PVA纤维和纳米粒子单掺和复掺两种情况下PVA纤维用量、纳米材料种类和用量对水泥基复合材料抗裂性能的影响.研究结果表明,在PVA纤维增强水泥基复合材料中掺入纳米SiO2,可以显著提高水泥基复合材料抗裂性能,而且在本文试验纳米粒子掺量范围内,水泥基复合材料抗裂性能随着纳米SiO2掺量的增加不断增强;在纳米SiO2水泥基复合材料中掺入PVA纤维,可以提高水泥基复合材料的抗裂性能,当纤维体积掺量不大于1.2%时,PVA纤维体积掺量较大的纳米水泥基复合材料具有较高的抗裂性能;纳米CaCO3与纳米SiO2均能增强水泥基复合材料的抗裂性能,纳米SiO2的增强效果略优于纳米CaCO3.     

喷射3D打印磷酸镁水泥与混凝土界面粘结性能研究

本文结合喷射3D打印全角度智能建造与磷酸镁水泥(MPC)快硬早强、高粘结性能,研究喷射3D打印MPC与混凝土界面粘结性能。通过掺加偏高岭土(MK)和粉煤灰(FA)调控MPC凝结时间、流变和力学性能,研发可喷射3D打印MPC,分析喷射3D打印MPC与混凝土界面粘结强度和微观结构变化规律。结果表明:MK通过降低MPC水化放热速率可明显提高MPC凝结时间,FA可缩短MPC初凝与终凝时间差,进而提高喷射3D打印MPC稳定性;MPC抗折强度随MK掺量先增大后降低,FA可进一步提高MPC抗折强度;随MK掺量增加,MPC静态屈服应力逐渐提高,FA对MPC屈服应力作用不明显,但可显著降低MPC塑性粘度,当掺加30%MK和15%FA时,可保证MPC良好可喷射3D打印建造性和泵送性;喷射3D打印通过高速喷射挤压作用,提高MPC与混凝土界面以及MPC层间粘结强度,使喷射3D打印MPC层间及其与混凝土微观界面粘结密实。     

混杂纤维珊瑚骨料混凝土冲击压缩性能的试验与模拟EI北大核心CSCD

为探究冲击荷载下纤维对海水珊瑚骨料混凝土(SCAC)的增强增韧效果,采用φ75 mm分离式Hopkinson压杆测试了单掺聚乙烯醇(PVA)纤维或混杂PVA-钢纤维SCAC在不同应变率下的动态力学响应,利用ANSYS/LS-DYNA模拟其冲击性能及破坏形态特征。结果表明,掺加纤维可改善SCAC的脆化程度和动态力学性能;混杂纤维对SCAC应变率敏感性和动态强度增长因子的提升效果优于单掺PVA纤维;SCAC的破坏程度随PVA纤维掺量增加逐步改善,而混杂纤维SCAC在各应变率下的完整性则更好;模拟所得试块失效单元数在掺入纤维后显著减少,模拟结果反映出各纤维掺量SCAC的动态力学行为与破坏程度。     

混凝土3D打印材料及3D打印模板技术应用进展

混凝土3D打印是现代数字化制造的典型代表,因其智能化、个性化、绿色建造的工艺优势受到广泛关注。作为一种新型建造方式,3D打印为建筑业带来了颠覆性的影响,并对传统混凝土材料提出了全新的挑战。如何提升混凝土材料与3D打印技术的适应性,实现3D打印技术在建筑中的广泛应用是人们普遍关注的焦点。本文概述了混凝土3D打印技术的发展历程,系统论述了混凝土3D打印材料在流变性、可挤出性、可建造性以及力学性能方面的研究现状,同时,介绍了3D打印模板技术在装饰及异型构筑物上的典型应用,以期为混凝土3D打印的研究与未来工程发展提供一定的参考与借鉴。     

喷墨相纸中PVA粘合剂与打印性能的关系

本文研究了彩色喷墨打印相纸的粘合剂与性能的关系。讨论了PVA粘合剂的聚合度对相纸性能以及PVA粘合剂用量对吸墨性能的影响。结果显示,粘合剂聚合度大有利于相纸性能的提高,粘合剂用量对相纸吸墨性能影响较大,合适的PVA聚合度和用量可以得到各项性能优良的喷墨打印相纸。     

3D打印混凝土研究进展及其应用

近年来,3D打印混凝土技术凭借着免模板、高自动化与智能化的优势,吸引了越来越多的关注,在建筑工程等领域出现了诸多的成功应用案例。但是,3D打印工艺对混凝土的流变性能提出了更高的要求,而当前的混凝土相关标准与规范无法指导3D打印混凝土的设计。同时,受打印工艺的影响,3D打印混凝土的硬化性能和配筋技术也与传统混凝土有所差异。因此,本文从流变与可打印性能、配合比设计与制备、硬化性能及特点,以及配筋技术四个方面对3D打印混凝土的研究进展进行了综述。此外,为了全面展示3D打印混凝土技术的发展与应用,本文针对不同类型的3D打印混凝土工程案例以及特殊类型的3D打印混凝土进行了简要介绍,希望为3D打印混凝土的后续发展与研究提供参考。     

PVA纤维改性酚醛泡沫的研究

为了改善酚醛泡沫的性能,选用聚乙烯醇(PVA)纤维作为酚醛泡沫的增强材料,研究了不同PVA纤维含量和长度对酚醛泡沫的泡孔结构、压缩性能、弯曲性能的影响。结果表明,PVA纤维可以有效改善酚醛泡沫的力学性能和泡孔结构,随着PVA纤维含量的增加,酚醛泡沫的力学性能呈现先增大后减小的趋势。当PVA纤维的用量为酚醛树脂质量的3%时,酚醛泡沫的力学性能达到了最大值,泡孔结构达到了小且均匀的状态。PVA纤维的长度对酚醛泡沫的泡孔结构也有一定的影响,当PVA纤维长度为6 mm时,酚醛泡沫具有最好的泡孔结构,但PVA纤维长度增加时,酚醛泡沫的压缩性能、弯曲性能减小。     

粗纤度PVA纤维混凝土力学性能试验分析

将粗纤度聚乙烯醇(PVA)纤维加入混凝土中,采用搅拌试验方法分析PVA纤维在混凝土中的分散性;对比不同纤维体积分数下PVA纤维混凝土的坍落度分析其可施工性;对比不同纤维体积分数PVA纤维混凝土的抗压、抗弯拉及劈裂抗拉强度和破坏状态来探索其综合力学性能。试验结果表明:PVA纤维在混凝土搅拌过程中分布较均匀不易结团;相对素混凝土,PVA纤维混凝土的坍落度略有下降;抗压强度无明显提高,抗弯拉及劈裂抗拉强度随着纤维体积分数增加呈二次函数增大。     

几种用于3D打印的高分子材料的性能对比

以2种商用3D打印材料(2种PLA)为主要研究对象,同时选取了2种性能相近的高分子材料(PP、POM),分别对其热性能、结晶性能和流变性能进行了表征。实验结果表明,PLA、PP、POM的分解温度均大于300℃,因此,在3D打印的温度下,均不会发生降解;PLA、PP、POM均属于非牛顿流体,POM的非牛顿指数n值相对较大,更接近牛顿流体;PLA的Eη最大,流动相对困难。在DSC降温测试过程中,当降温速率较低时,PLA才会结晶,但PP和POM结晶相对容易。结晶动力学结果表明,Ozawa理论适用于2#PLA和PP,而并不适用于POM。将1#PLA与3#PP进行3D打印测试,结果表明,3#PP翘曲现象严重,可在PP中添加粉体,满足3D打印需要。     

3D打印混凝土可塑造性能的评价方法研究

本文就3D打印混凝土的可塑造性能的评价工作展开研究,包括成型时间、承载力、变形和失稳控制.成型时间是打印混凝土试体硬化特征的判别依据,本文提出和设计了可塑造时间比的评价及测试方法;针对于打印混凝土承载力的评价,给出了统一流变模型的实验方法与参数获取手段;分析了打印混凝土材料在可塑造性能研究中的变形控制问题,提出了两项变形控制的评价方法,还给出了打印混凝土失稳破坏的控制指标;最后,通过控制打印行程时间与混凝土材料硬化强度增长关系及试体载重特征值的关系,推导出了3D打印混凝土结构总攀升高度的计算方法.     

PP/PVA纤维增强硫铝酸盐水泥基快速修补材料试验研究

针对交通压力增大,公路桥梁路面易出现疲劳破坏的问题,提出以聚丙烯(PP)纤维与聚乙烯醇(PVA)纤维提升硫铝酸盐水泥基快速修补材料性能。分别探究了PP纤维与PVA纤维单掺及复掺对硫铝酸盐水泥基快速修补材料流动度、强度以及韧性的影响,并进一步研究了最优复掺比例对修补材料粘结强度及体积稳定性的影响。结果表明:单掺PP纤维对修补材料砂浆流动度影响较小,并且能显著提升抗折强度,掺入0.2%(体积分数,下同)的PP纤维流动度仅下降4%,1 d和28 d抗折强度分别达到了12.8 MPa、15.5 MPa。单掺PVA纤维会大幅减小修补材料砂浆流动度,提升抗压强度,掺入0.2%的PVA纤维流动度下降21%,1 d和28 d抗压强度分别达到了56.6 MPa、84.3 MPa。当PP和PVA纤维按3:1的比例,以0.2%的总体积掺量进行复掺时,两种纤维可以发挥协同作用使修补材料不仅可以获得良好的流动性能、强度与韧性,同时获得较好粘结强度与体积稳定性。28 d时修补材料砂浆的粘结强度达到5.6 MPa,干燥收缩率低至2.73×10^-4,可以更好地满足公路桥梁路面、伸缩缝的快速修补需求。