一种用于建筑3D打印的绿色水泥基材料制造技术

本发明专利技术提供了一种用于建筑3D打印的绿色水泥基材料，由硫铝酸盐水泥、矿物掺合料、石膏、再生砂、增稠剂、缓凝剂、减水剂、水等按一定比例混合、搅拌得到。该发明专利技术提供的技术大量地消耗了建筑废弃物和工业副产物，降低了生产成本，而且制得性能优异、满足建筑3D打印需求的水泥基材料。

A Green Cement-based Material for 3D Printing of Buildings

The invention provides a green cement-based material for 3D printing of buildings, which is obtained by mixing and stirring sulphoaluminate cement, mineral admixture, gypsum, recycled sand, thickener, retarder, water reducing agent and water in a certain proportion. The technology provided by the invention consumes a large amount of construction waste and industrial by-products, reduces production costs, and produces cement-based materials with excellent performance to meet the needs of 3D printing of buildings.

【技术实现步骤摘要】
一种用于建筑3D打印的绿色水泥基材料
本专利技术涉及新型制造
，同时涉及固体废弃物资源化利用领域，具体涉及利用建筑垃圾制备一种用于建筑3D打印的绿色建筑材料。
技术介绍
目前，我国城市化进程加快，已进入到高速城市化的起飞线上。随着城市规模的扩大和新时代城市面貌要求，大量建筑物的拆迁已是不可避免，从而带来大量的建筑垃圾，废弃混凝土就是其中之一。对于废弃混凝土，目前的回收利用极为有限，而最主要的处理手段是填埋和堆放。大量建筑垃圾的堆积不仅侵占了日益紧缺的土地资源，而且严重危害周边的环境，给社会发展和国家环保部门带来巨大的压力。众所周知，建筑材料的生产在利废方面有着巨大的潜力，能大量的消耗废弃物，变废为宝。因此，将建筑垃圾再次用于建筑材料的生产具有巨大的潜力。近年来，3D打印技术在多个领域得到发展和应用，而3D打印建筑也将成为建筑业新的生产模式。3D打印建筑显然离不开“墨水”，即建筑材料，而且对建筑材料的性能提出了更高的要求，如凝结硬化速度快、粘聚性强等。硫铝酸盐水泥作为一种特种水泥，具有快凝早强的特点，能满足3D打印的要求，但因价格较高限制了它的推广应用。本专利技术为降低3D打印建筑材料的生产成本，首先采用矿物掺合料替代一部分水泥，再者采用再生砂替代天然砂或机制砂，不仅降低了生成成本，而且大量的消耗废弃物，具有良好的经济效益和社会效益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于建筑3D打印的绿色水泥基材料，降低生产成本，大量地消耗建筑垃圾，满足市场对3D打印建筑材料的需求。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种用于建筑3D打印的绿色水泥基材料，按照质量百分比，由以下组分组成：硫铝酸盐水泥20~40%，矿物掺合料0~20%，石膏0~10%，再生砂20~50%，增稠剂0~2%，缓凝剂0~0.2%，减水剂0~2%，水9~20%。所述水泥为硫铝酸盐水泥，具有烧成温度低、碳排放量小等节能、减排的特点。所述矿物掺合料是指矿渣、粉煤灰、硅灰、偏高岭土等具有火山灰活性或潜在水硬性的辅助性胶凝材料。所述石膏是指天然石膏、脱硫石膏、磷石膏或其他工业副产石膏或其脱水后的半水石膏。所述再生砂是由建筑垃圾废弃混凝土破碎、筛分得到，最大粒径不超过5mm。所述增稠剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素或纤维素醚等具有增稠功能的添加剂。所述缓凝剂是指延长水泥、石膏凝结时间的外加剂。所述减水剂是指聚羧酸、奈系等具有减水功能的外加剂。制备方法包括以下步骤：（1）按照配比称取各原料，并将减水剂、缓凝剂溶于水中，搅拌均匀，待用；（2）将水泥、矿物掺合料、石膏、再生砂、增稠剂在搅拌机中干混1~2分钟；（3）将步骤（1）中的水溶液混合物倒入干混料中再次搅拌2分钟，即可将料浆出锅传输至3D打印系统用于打印建筑物。本专利技术的有益效果为（1）大量地掺入矿物掺合料等工业副产物，降低生成成本，且为企业的可持续发展提供可靠保障；（2）消耗建筑垃圾，降低环境污染，释放大量土地，造福于后代子孙，具有良好的环境效益和长远的社会效益；（3）变废为宝，生产出满足建筑3D打印的建筑材料。具体实施方式下面给出的实施例是对本专利技术的进一步说明，但不能理解为是对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本专利技术的内容对本专利技术作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1原材料配比：硫铝酸盐水泥33%、矿物掺合料0%、石膏0%、再生砂50%、增稠剂1.0%、缓凝剂0%、减水剂1.0%、水15%。性能：粘聚性良好；凝结时间：12分钟（初凝）/18分钟（终凝）；1天抗压强度：33.2MPa；28天抗压强度：46.3MPa。实施例2原材料配比：硫铝酸盐水泥25%、矿物掺合料10%、石膏0%、再生砂47%、增稠剂1.5%、缓凝剂0%、减水剂0.5%、水16%。性能：粘聚性良好；凝结时间：14分钟（初凝）/19分钟（终凝）；1天抗压强度：26.3MPa；28天抗压强度：43.3MPa。实施例3原材料配比：硫铝酸盐水泥20%、矿物掺合料15%、石膏0%、再生砂50%、增稠剂2.0%、缓凝剂0%、减水剂1.0%、水12%。性能：粘聚性良好；凝结时间：14分钟（初凝）/20分钟（终凝）；1天抗压强度：30.8MPa；28天抗压强度：48.4MPa；。实施例4原材料配比：硫铝酸盐水泥20%、矿物掺合料18%、石膏0%、再生砂45%、增稠剂1.0%、缓凝剂0%、减水剂1.0%、水15%。性能：粘聚性良好；凝结时间：16分钟（初凝）/21分钟（终凝）；1天抗压强度：26.7MPa；28天抗压强度：42.6MPa。实施例5原材料配比：硫铝酸盐水泥25%、矿物掺合料10%、天然石膏5%、再生砂45%、增稠剂0.5%、缓凝剂0%、减水剂1.5%、水13%。性能：粘聚性良好；凝结时间：15分钟（初凝）/18分钟（终凝）；3天抗压强度：35.7MPa；28天抗压强度：48.4MPa。实施例6原材料配比：硫铝酸盐水泥25%、矿物掺合料10%、磷石膏5%、再生砂45%、增稠剂0.5%、缓凝剂0%、减水剂1.5%、水13%。性能：粘聚性良好；凝结时间：16分钟（初凝）/22分钟（终凝）；3天抗压强度：29.7MPa；28天抗压强度：47.3MPa。实施例7原材料配比：硫铝酸盐水泥20%、矿物掺合料15%、脱硫石膏5%、再生砂45%、增稠剂0.5%、缓凝剂0%、减水剂1.5%、水13%。性能：粘聚性良好；凝结时间：16分钟（初凝）/22分钟（终凝）；3天抗压强度：26.7MPa；28天抗压强度：44.7MPa。实施例8原材料配比：硫铝酸盐水泥20%、矿物掺合料15%、半水脱硫石膏5%、再生砂45%、增稠剂0.5%、缓凝剂0.1%、减水剂1.5%、水13%。性能：粘聚性良好；凝结时间：14分钟（初凝）/19分钟（终凝）；3天抗压强度：30.1MPa；28天抗压强度：45.7MPa。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于建筑3D打印的绿色水泥基材料，其特征在于：按照质量百分比，由以下组分组成：硫铝酸盐水泥     20~40%，矿物掺合料       0~20%，石膏             0~10%，再生砂           20~50%，增稠剂           0~2%，缓凝剂           0~0.2%，减水剂           0~2%，水               9~20%。

【技术特征摘要】
1.一种用于建筑3D打印的绿色水泥基材料，其特征在于：按照质量百分比，由以下组分组成：硫铝酸盐水泥20~40%，矿物掺合料0~20%，石膏0~10%，再生砂20~50%，增稠剂0~2%，缓凝剂0~0.2%，减水剂0~2%，水9~20%。2.根据权利要求1所述的一种用于建筑3D打印的绿色水泥基材料，其特征在于：所述水泥为硫铝酸盐水泥，具有烧成温度低、碳排放量小等节能、减排的特点。3.根据权利要求1所述的一种用于建筑3D打印的绿色水泥基材料，其特征在于：所述矿物掺合料是指矿渣、粉煤灰、硅灰、偏高岭土等具有火山灰活性或潜在水硬性的辅助性胶凝材料。4.根据权利要求1所述的一种用于建筑3D打印的绿色水泥基材料，其特征在于：所述石膏是指天然石膏、脱硫石膏、磷石膏或其他工业副产石膏或其脱水后的半水石膏。5.根据权利要求1所述的一种用于建筑3D打印的绿色水泥基材料，其特征在于：所述再生...

【专利技术属性】
技术研发人员：高丹盈，孟阳，杨林，李琳，汤寄予，吕铭艳，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41