一种用于3D打印的轻质混凝土及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种用于3D打印的轻质混凝土及其制备方法与应用，该轻质混凝土包括如下重量份的原料：52.5R普通硅酸盐水泥100份、强度等级不小于42.5的快硬硫铝酸盐水泥6‑12份、粉煤灰7‑10份、复合惰性轻质填充料100‑250份、聚丙烯纤维1.2~6.5份、粘度调节剂0.06~0.2份、柔性调节剂0.5‑1.5份、水25‑40份。本发明专利技术的材料自身重量相对于传统混凝土材料显著降低25%‑40%，大大减少了打印过程中上层材料对下层的压力变形，能够进一步提升一次性连续打印的层数，缩短建造工期，此外，本材料自身也具有一定的隔热保温性能，使得本发明专利技术轻质混凝土应用于建筑领域时更加节能环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑材料领域，特别是涉及一种用于3D打印的轻质混凝土及其制备方法与应用。
技术介绍
3D打印是一种先进的数字化制造方式，又称“增材制造”，与传统的制造方法不同，这项技术只需要在计算机中将三维模型经过一系列算法和软件处理，就可以直接以逐层累积材料的方式制造出实体，无需原胚和模具，简化了产品的制造程序，节约了人力，提高了生产效率。3D打印建筑主要是通过计算机进行3D建模，利用设定好的软件程序，通过机械控制，将配制好的混凝土拌合物由喷嘴挤出分层打印，逐层叠加而成，在建筑成型过程中无模具支撑，这就要求混凝土拌合物在承受自重和动载荷的作用下，不变形，能快速凝结且具有良好的粘结性能，传统的混凝土材料已经明显不能满足3D打印建筑用材料的性能要求，亟待改进。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于3D打印的轻质混凝土及其制备方法与应用，用于解决现有技术中混凝土材料粘结性差、易变形、不适用于3D打印等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种用于3D打印的轻质混凝土，包括如下重量份的原料：52.5R普通硅酸盐水泥100份、强度等级不小于42.5的快硬硫铝酸盐水泥6-12份、粉煤灰7-10份、复合惰性轻质填充料100-250份、聚丙烯纤维1.2-6.5份、粘度调节剂0.06-0.2份、柔性调节剂0.5-1.5份、水25-40份。进一步地，所述复合惰性轻质填充料的原料及其重量比为中砂：陶砂：玻化微珠：聚苯颗粒＝(20-40)：(40-80)：(8-16)：(2-5)。其中的陶砂包括但不限于淤泥烧制的陶砂，使用陶砂、玻化微珠和聚苯颗粒能够显著降低混凝土材料的自身重量25％-40％，从而能够减少打印过程中上层材料对下层压力变形，并且能够使混凝土材料具有隔热保温的效果。更进一步地，所述陶砂的粒径小于5mm。进一步地，所述聚丙烯纤维的长度为20-35mm。进一步地，所述粘度调节剂为麦芽糊精、非离子型聚丙烯酰胺、温轮胶、羟丙基甲基纤
维素醚中的一种或几种组合。粘度调节剂的加入主要是调整材料的触变性，即一触即变的性质。使得材料在受到剪切力的时候稠度变小，具有更强的可塑性；在剪切力停止的时候材料稠度变大，失去可塑性。其中，非离子型聚丙烯酰胺的分子量优选为800万至1500万。进一步地，所述柔性调节剂为烯丙基醚类聚合物或丙烯酸类聚合物，该类聚合物为粉状，易溶于水，具体可以为聚乙二醇单烯丙基醚、聚甲基丙烯酸甲酯等。柔性调节剂具有分散和层间润滑作用，使得材料整体更加细腻、连续，有利于打印过程的连续性，以保证不会出现断裂的情况，使得打印出来的产品外观更加美观。本专利技术第二方面提供上述用于3D打印的轻质混凝土制备方法，包括以下步骤：S1、按配方量将复合惰性轻质填充料的各原料混合，搅拌均匀，制得复合惰性轻质填充料，备用。S2、按配方量将52.5R通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、粉煤灰、聚丙烯纤维、粘度调节剂、柔性调节剂混合，搅拌均匀，制得混合物，备用。S3、按配方量将步骤S1制得的复合惰性轻质填充料加入步骤S2制得的混合物中，搅拌均匀，制得粉料，备用。S4、按配方量将步骤S3制得的粉料与水混合，搅拌混匀，制得用于建筑结构3D打印的轻质混凝土。进一步地，所述步骤S4中，对粉料与水的混合物进行搅拌时，搅拌速度为100±5r/min。进一步地，所述步骤S4中，对粉料与水的混合物进行搅拌时，搅拌时间为1-2min。本专利技术第三方面提供上述用于3D打印的轻质混凝土在3D打印中的应用。上述用于3D打印的轻质混凝土可用于异形结构的打印，解决了常规浇筑混凝土中异形模板这一难题。其次，本专利技术用于3D打印的轻质混凝土的初凝时间短，可以较快地完成打印，能够大大缩短工期。最后，此轻质混凝土自带保温隔热效果，属于环境友好型材料。如上所述，本专利技术的用于3D打印的轻质混凝土及其制备方法与应用，具有以下有益效果：本专利技术混凝土自重较轻，采用中砂、陶砂、玻化微珠作为轻质填充料，在相同体积的条件下，本专利技术的材料自身重量相对于传统混凝土材料显著降低25％-40％，大大减少了打印过程中上层材料对下层的压力变形，使得打印的结构表观更加均匀美观，并且能够进一步提升一次性连续打印的层数，缩短建造工期，可为快速实现工业化生产建筑的智能化做支撑，此外，本材料自身也具有一定的隔热保温性能，使得本专利技术轻质混凝土应用于建筑领域时更加节能环保。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。以下各实施例中，快硬硫铝酸盐水泥符合行业标准GB 20472-2006《硫铝酸盐水泥》；粉煤灰符合标准GB/T 1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》；中砂符合标准GB/T14684-2011《建设用砂》；陶砂符合标准GB T 17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》，以下各实施例采用淤泥烧制的陶砂；玻化微珠符合标准JCT 1042-2007《膨胀玻化微珠》；聚苯颗粒符合标准JG158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》。实施例1一种用于3D打印的轻质混凝土，包括如下重量份的原料：52.5R普通硅酸盐水泥100份、42.5快硬硫铝酸盐水泥11份、粉煤灰7份、复合惰性轻质填充料150份、长度为20mm的聚丙烯纤维1.2份、粘度调节剂0.12份、柔性调节剂0.5份、水40份。复合惰性轻质填充料的原料及其重量比为中砂：粒径小于5mm的陶砂：玻化微珠：聚苯颗粒＝20：70：10：2。粘度调节剂为麦芽糊精，柔性调节剂为聚乙二醇单烯丙基醚。上述用于3D打印的轻质混凝土的制备方法包括如下步骤：S1、按配方量将中砂、粒径小于5mm的陶砂、玻化微珠、聚苯颗粒投入搅拌机中混合，搅拌均匀，制得复合惰性轻质填充料，备用。S2、按配方量将52.5R通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、粉煤灰、长度为20mm的聚丙烯纤维、粘度调节剂、柔性调节剂投入搅拌机中混合，搅拌均匀，制得混合物，备用。S3、按配方量将步骤S1制得的复合惰性轻质填充料加入步骤S2制得的混合物中，搅拌均匀，制得粉料，备用。S4、按配方量将步骤S3制得的粉料与水混合，以100±5r/min的搅拌速度快速搅拌1min，混匀，制得用于建筑结构3D打印的轻质混凝土，即可作为3D打印机的油墨，进行3D打印。实施例2一种用于3D打印的轻质混凝土，包括如下重量份的原料：52.5R普通硅酸盐水泥100份、42.5快硬硫铝酸盐水泥9份、粉煤灰8份、复合惰性轻质填充料120份、长度为30mm的聚丙烯纤维1.2份、粘度调节剂0.1份、柔性调节剂1份、水30份。复合惰性轻质填充料的原料及其重量比为中砂：粒径小于5mm的陶砂：玻化微珠：聚苯颗粒＝20：70：10：4。粘度调节剂为温轮胶，柔性调节剂为聚甲基丙烯酸甲酯。上述用于3D打印的轻质混凝土的制备方法包括如下步骤：S1、按配方量将中砂、粒径小于5mm的陶砂、玻化微珠、聚苯颗粒投入搅拌机中混合，搅拌均匀，制得复合惰性轻质填充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于3D打印的轻质混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：52.5R普通硅酸盐水泥100份、强度等级不小于42.5的快硬硫铝酸盐水泥6‑12份、粉煤灰7‑10份、复合惰性轻质填充料100‑250份、聚丙烯纤维1.2‑6.5份、粘度调节剂0.06‑0.2份、柔性调节剂0.5‑1.5份、水25‑40份。

【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印的轻质混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：52.5R普通硅酸盐水泥100份、强度等级不小于42.5的快硬硫铝酸盐水泥6-12份、粉煤灰7-10份、复合惰性轻质填充料100-250份、聚丙烯纤维1.2-6.5份、粘度调节剂0.06-0.2份、柔性调节剂0.5-1.5份、水25-40份。2.根据权利要求1所述的用于3D打印的轻质混凝土，其特征在于：所述复合惰性轻质填充料的原料及其重量比为中砂：陶砂：玻化微珠：聚苯颗粒＝(20-40)：(40-80)：(8-16)：(2-5)。3.根据权利要求2所述的用于3D打印的轻质混凝土，其特征在于：所述陶砂的粒径小于5mm。4.根据权利要求1所述的用于3D打印的轻质混凝土，其特征在于：所述聚丙烯纤维的长度为20-35mm。5.根据权利要求1所述的用于3D打印的轻质混凝土，其特征在于：所述粘度调节剂为麦芽糊精、非离子型聚丙烯酰胺、温轮胶、羟丙基甲基纤维素醚中的一种或几种组合。6.根据权利要求1所述的用于3D打印的轻质混凝土，其特征在于：所述柔性调节剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：石从黎，林宗浩，樊先平，陈敬，杨再富，
申请(专利权)人：重庆建工新型建材有限公司，重庆建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50