粉末3D打印水泥基材料研究进展

基于目前粉末3D打印水泥基材料研究成果,综述了打印墨水特性（黏度、表面张力、渗入度等）、粉末特性（粒径分布、矿物掺合料、密实度等）和打印参数（层厚、路径、打印速度等）对水泥基材料粉末3D可打印性及其力学性能的影响规律,并分析了粉末3D打印水泥基材料在建筑行业应用遇到的问题,可为粉末3D打印水泥基材料关键技术在建筑工程领域的应用与发展提供参考。     

高流动性3D打印水泥基材料制备及性能研究

为了制备性能良好的3D打印胶凝材料,用碱激发剂对粉煤灰/矿渣胶凝材料进行激发得到了满足可打印性和力学性能的基础材料,并分析了影响胶凝材料性能的最主要因素,基于微观试验结果分析了粉煤灰和碱激发剂对胶凝材料性能的影响机理.结果表明:基础材料的合适掺量和组成为:粉煤灰30％、碱胶比0.56％、碱含量5％、激发剂模数1.0;宜...     

3D打印水泥基材料的建造性研究

通过塑性强度、静态屈服应力和跳桌流动度的经时变化试验,研究了纳米黏土与减水剂协同作用对3D打印水泥基材料(3DPC)建造性的影响,并以流变性能为参考依据,建立了3DPC建造性的评价指标。结果表明,复掺纳米黏土和增黏型聚羧酸减水剂的3DPC经时塑性强度和经时静态屈服应力均随纳米黏土掺量增加而提高,纳米黏土的适宜掺量为0.8%;当静态屈服应力时变速率为2.0～4.2 Pa/s时,可实现3DPC的挤出性与建造性的协同;在可打印、可建造窗口时间内,3DPC的跳桌流动度为170～190 mm。掺用纳米黏土和增黏型聚羧酸减水剂对3DPC的流变参数进行调控是提高3DPC建造性的有效途径。     

3D打印水泥基材料的可挤出性表征方法

无模快速成型使3D打印水泥基材料具有十分广阔的发展前景,打印材料的性能测试是3D打印技术的重要一环.在不同水灰比和胶砂比下,采用输送试验、稠度试验和可挤出率对3D打印水泥基材料的可挤出性进行表征.结果表明:输送长度与可挤出性呈正相关;当稠度在4 cm以上时,砂浆具有良好的可挤出性;稠度损失至无法满足可挤出性的时间均在2...     

3D打印水泥基材料制品的强度各向异性研究

为研究水泥基材料3D打印制品的强度各向异性,制备了具有不同材料组成的3D打印试件。通过测试打印试件在垂直和平行于打印方向上的力学性能,发现水泥基材料3D打印试件存在强度各向异性,提出了定量表征强度各向异性的数学表达式,分析了抗压强度各向异性的规律。养护龄期对强度各向异性的影响相比材料组成的影响更明显。抗折强度各向异性的绝对值在20%左右,并未发现明显规律。     

混凝土3D打印材料的性能与评价方法

3D打印技术的关键在于打印材料的性能,要求其具有良好的流动性、可塑性、挤出性、建造性且凝结时间可调,从而实现可连续打印、无坍塌;同时,还要求其硬化后具有较高的力学性能,以保证打印构建能承受自重及抵抗外力冲击。本文针对混凝土打印材料的性能及评价方法进行总结和分析,为混凝土3D打印技术的后续研究提供参考,并指出混凝土3D打印技术存在的挑战和未来的研究方向。     

水泥基3D打印材料组分对打印效果的影响

水泥基3D打印成型采用增材制造,经过逐层堆积形成一定的结构,具有成型快、结构复杂多样等特点。以顶底宽比及沉降差定量表征水泥基3D打印体的效果,反应打印材料的优劣。打印基材流动度控制在165～200 mm时打印出的打印体具有较佳的效果,触变剂能够有效控制基材流动性,提升打印效果。打印基材中粉煤灰微珠掺量宜控制在20%～30%,砂胶比宜控制在1.2～1.8。     

3D打印水泥基材料工作性分析与表征

3D打印水泥基材料的工作性关系到原材料输送、挤出和堆积工艺的难易和效果,还会影响到硬化后制品的外观质量、强度和耐久性能,是材料设计过程中必须考虑的重要性能。本文结合打印工艺流程和要求,分析了3D打印各工艺阶段中水泥基材料工作性特点,提出了3D打印水泥基材料工作性表征主要包括流动性、堆积性和触变性三个方面。按照现有水泥基材料工作性评价方法进行了相关试验,并讨论了这些试验方法用于表征3D打印水泥基材料工作性的适用性。结果表明把砂浆稠度法和胶砂流动度法相结合使用,利用胶砂流动度、砂浆稠度值、振动触变度可以全面评价3D打印水泥基材料工作性;流变试验获得屈服应力、粘度和触变环面积,也可以较为全面地表征3D打印水泥基材料工作性。     

水泥基建筑3D打印材料的制备及应用研究

水泥基建筑3D打印材料主要原料是指快硬硫铝酸盐水泥和矿物掺合料组成的复合胶凝材料,以及尾矿机制砂,通过添加复合调凝剂和复合体积稳定剂等制备而成,可直接泵入建筑用3D打印机中应用于施工。试验结果表明制备的3D打印材料具有下述特点:早期强度高,后期强度发展稳定,其中2 h抗压强度为10~20 MPa,3 d抗压强度为40~50 MPa,28 d抗压强度为50~60 MPa;凝结时间可调节,一般初凝时间为20~50 min,终凝时间为30~60 min;可满足建筑3D打印施工连续性和强度要求。     

磷石膏基3D打印材料制备及性能研究

研究了微硅粉及缓凝剂对磷石膏基3D打印材料可打印性及力学性能的影响。结果表明,随着微硅粉掺量增加,材料流动度先增大后减小,高度保留率逐渐减小,强度变化不大;微硅粉掺量4%时,材料的可挤出性得到改善且抗压强度较高。从可打印性来看,200P、SG12X缓凝剂对材料初始时的可打印性影响较小,但材料的可打印时间较短,且二者掺量较高,影响材料早期强度发展;GR200缓凝剂对材料初始可打印性的影响相对较大,但材料的可挤出性保持时间较长;从强度来看,200P对强度基本无影响,GR200引起的强度损失较小,而SG12X造成的强度损失较大。综合考虑,宜选择GR200作为磷石膏基3D打印材料的缓凝剂,其掺量控制在0.15%～0.20%。从打印效果来看,加入微硅粉后材料的可挤出性显著改善,DY3组材料初始流动度176 mm、初始高度保留率88.7%,可打印性良好。     

水泥基建筑3D打印材料的制备及应用

3D打印技术的发展时间并不长,但是从诞生到现在得到了快速的发展,并且在各行业的应用中提升了社会效益,还使得人们的生活了有了极大的改善。建筑行业传统的建设方法不仅需要消耗较高的成本,同时还需消耗较长的建设周期。3D打印建筑技术的应用,可使建筑一次成型,减少材料与工艺损耗,为建筑工程节约成本。除了节约成本,还能满足我国绿色发展理念,减少建筑工程对环境造成的污染。通过对水泥基建筑3D打印材料的制备及应用进行分析,希望能为实现我国3D打印技术在建筑行业的科学应用。     

3D打印石膏基材料制备与性能研究进展

利用3D打印制备异形石膏构件已成为国内外研究的热点.本文主要介绍3D粉末打印(3DP)和三维自动注浆成型(3DR)两种3D打印技术在石膏基材料中的应用与优势,重点综述了国内外关于3DR石膏基材料组成设计、材料制备以及性能表征等方面的研究进展.     

石粉对3D打印白水泥基材料流变性能与力学性能的影响

3D打印水泥基材料的结构不稳定性和难于调控的流变性能制约其在建筑材料领域的发展.本文通过使用0～3％石粉取代胶凝材料调控3D打印白水泥基材料的流变性能来改善其3D结构和力学性能.研究发现:石粉的掺入会提高3D打印白水泥基材料的静态和动态屈服应力,同时使得其线性粘弹区范围增大,并显著提高浆体的弹性模量,3D打印白水泥基材...     

3D打印混凝土材料制备方法研究

3D打印混凝土是一项新的基于增材制造成型工艺的建造技术。混凝土材料能否保持连续、均匀的可挤出性,保持足够的层间黏结性以及拥有足够的强度去支撑后打印层的可塑造性,是实现混凝土3D打印的关键。另外,在处理打印混凝土后期强度以及耐久性等问题时,材料的选择与匹配是打印结果的直接影响因素。以满足3D混凝土技术要求的胶凝材料、骨料、矿物掺合料、纤维材料及外加剂等原材料的选择与优化为研究对象,并针对其配合比设计方法进行性能分析,为实现混凝土打印和性能控制提供理论支撑。     

建筑3D打印胶凝材料工程性能评价体系研究

在相关研究的基础上归纳总结了建筑3D打印胶凝材料的工程性能,包括可打印性、力学性能等,其中,可打印性包括流动性、可挤出性、可建造性、凝结时间、一次打印长度、挤出形态质量等;力学性能包括抗折强度与抗压强度。此外,选取可打印性与力学性能所包含的指标作为影响因子,利用层次分析法确定了因子权重,提出了因子赋值标准及评价结果分级标准,建立了建筑3D打印胶凝材料的工程性能评价体系,并设计正交试验计算性能指标值,对材料的工程性能进行了评价,可为3D打印胶凝材料工程性能相关研究提供参考。     

化学外加剂对3D打印水泥基材料抗冻性的影响

为探究3D打印成型水泥基材料的抗冻耐久性,制备了不同外加剂掺量的水泥基3D打印试件,通过加速冻融试验研究3D打印试件的质量损失和动弹性模量变化。结果表明,随着速凝剂掺量的增加,水泥基材料3D打印试件的质量损失增大,相对动弹性模量降低,抗冻耐久性变差。引气剂的加入可以减轻但无法完全阻止3D打印试件的表面剥落破坏,且未能明显减轻试件的内部损伤。随着增稠剂掺量的增加,3D打印试件的表面剥落量增大,相对动弹性模量的降低速率减缓,试件的内部损伤有所减轻。本研究对于3D打印水泥基材料用化学外加剂的选择、油墨材料组成设计及3D打印制品的服役性能评价均具有一定的指导意义。     

3D打印建筑结构材料的性能研究

3D打印技术引领了诸多行业生产工艺的变革,研究人员对在房屋建造中使用3D打印技术取得了显著的成绩。对3D打印建筑技术发展现状的研究表明,此项技术代表了行业的发展方向,但现有的技术仍需提升,并进一步加强对实际应用的论证。     

3D打印水泥基材料层间结合性能研究

为研究冷缝对3D打印水泥基材料(3DPC)层间结合性能的影响及层间冷缝形成机制,采用直接拉伸试验评价了3DPC的层间结合性能,并运用近场动力学方法模拟了3DPC层间冷缝扩展过程。试验结果表明:上层打印时间小于水泥水化诱导期起点时间时,层间无冷缝出现,上层打印时间、纳米黏土掺量对层间结合强度影响较小;上层打印时间达到水泥水化诱导期后,随层间循环时间的延长,层间冷缝数量、连续程度和长度增加,层间结合强度降低,掺加纳米黏土可显著提高层间结合性能。通过控制上层打印时间、掺加纳米黏土可保证3DPC层间膜层具有合适的相对湿度,防止层间冷缝的形成,提高打印层间结合性能。     

3D打印可冲刷水泥基材料建造及力学性能EI北大核心CSCD

针对混凝土结构复杂构件的3D打印需求,提出了通过可冲刷模板与现有常规3D打印混凝土组合打印来实现空间结构造型的技术,并基于3D打印可冲刷水泥基材料四面体性能机制模型和层次分析法优化了可冲刷模板设计流程.通过分析硫氧镁水泥中吸水性树脂(SAP)与高岭土掺量对水泥基材料力学性能、可打印性、可建造性和可冲刷性的影响规律,设计出具有良好流动性,适宜可打印性和稳定可建造性的硫氧镁水泥3D打印可冲刷模板.采用数字图像相关方法(DIC)来动态监测打印成型阶段的条带层叠时随变形,建立了可冲刷模板条带层叠时随变形对数模型,为3D打印复杂空间结构建造提供技术支撑.