一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置及方法，装置包括底板、安装在底板上的支架、设置在底板上并用于成型待测3D打印建筑砂浆试样的可拆卸模具、用于摆放在待测3D打印建筑砂浆试样上的盛液筒，以及可沿竖直方向滑动安装在所述支架上并悬于盛液筒正上方的储液筒，所述储液筒的底部设有正对所述盛液筒的出液口，在出液口处还设有控制液体流量的阀门，在待测3D打印建筑砂浆试样旁还设有用于检测其竖向变形量的刻度尺。与现有技术相比，本发明专利技术能够简单、快捷、准确的判断3D打印建筑砂浆的体积稳定性、测出塑性强度，实现对建筑3D打印材料的建造性能的量化评价，并且本装置结构简单，易操作，制作成本低，实用性强。

A 3D Printing Device and Method for Evaluating Construction Performance of Building Mortar

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置及方法
本专利技术属于建筑性能测试
，涉及一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置及方法。
技术介绍
3D打印又称“增材制造”，具有数字化与可定制化特点，将其用于建筑领域中，无需模板，节约人力，建造速度快，拥有更高的建筑效率与经济效益，可打印各种异型材。由于3D打印技术采用无模板施工工艺，材料的设计需具备高塑性、形状稳定性、粘性以及硬化后力学性能良好等要求。传统的工作性能检测方法，比如混凝土坍落度、扩展度、砂浆扩展度等已经不适用于建筑3D技术的材料的性能表征，特别是鲜有关于层叠工艺下材料的可建造性能的检测及评价方法。建立材料的表征方法和评价体系是3D打印技术应用于建筑领域的基础。目前，国内外3D打印建筑的施工技术还处于起步阶段，未有完善的打印材料性能的表征与评价方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置及方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术的技术方案之一在于一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置，包括底板、安装在底板上的支架、设置在底板上并用于成型待测3D打印建筑砂浆试样的可拆卸模具、用于摆放在待测3D打印建筑砂浆试样上的盛液筒，以及可沿竖直方向滑动安装在所述支架上并悬于盛液筒正上方的储液筒，所述储液筒的底部设有正对所述盛液筒的出液口，在出液口处还设有控制液体流量的阀门，在待测3D打印建筑砂浆试样旁还设有用于检测其竖向变形量的刻度尺。进一步的，所述储液筒为透明塑料材料，其由上下接通的上料斗筒和下出料管组成，在下出料管处设置所述出液口和阀门。更进一步的，所述上料斗筒的侧面还带有刻度。进一步的，在支架上设有可沿其上下滑动的滑动套筒，所述储液筒通过一直杆与所述滑动套筒固定连接。进一步的，刚开始测试时，刻度尺的零刻度线与待测3D打印建筑砂浆试样的上表面齐平。进一步的，所述可拆卸模具由可拆卸连接的底模和圆筒形侧模组成，所述圆筒形侧模上下贯通，制模前，在圆筒形侧模内侧壁上还涂抹有疏水性脱模剂。本专利技术的技术方案之二在于一种3D打印建筑砂浆建造性能评价方法，其采用如权利要求1-6任一所述的装置实施，其特征在于，包括以下步骤：(1)将搅拌完成的3D打印建筑砂浆填入可拆卸模具内，振动，刮平上表面，制模成型后，拆除可拆卸模具，得到置于底板上的待测3D打印建筑砂浆试样，测试可拆卸模具的高度H1以及待测3D打印建筑砂浆试样的去模高度H0；(2)再将盛液筒摆放在待测3D打印建筑砂浆试样上表面，将刻度尺固定立在可读取待测3D打印建筑砂浆试样竖向变形量的位置；(3)打开出液口的阀门，使得储液筒内的液体均匀落入盛液筒内；(4)在液体下落过程中，利用摄像机拍摄并记录盛液筒内的液体体积变化量Vt，以及待测3D打印建筑砂浆试样的竖向形变量值L的大小；(5)当待测3D打印建筑砂浆试样的竖向变形量L/H1达到20％或倒塌时，关闭阀门，记录此时盛液筒内的液体体积变化量V1；(6)计算待测3D打印建筑砂浆试样的塑性强度值P和体积稳定性值，塑性强度值P＝(ρV1+m1)g/S1，体积稳定性值＝H0/H1，其中，ρ为液体密度，m1盛液筒的质量，g＝9.8N/kg，S1为待测3D打印建筑砂浆试样的上表面面积；(7)基于塑性强度值P和体积稳定性值评价3D打印建筑砂浆的建造性能。进一步的，步骤(4)中，液体下落过程中，实时调节储液筒在支架上的位置，使得出液口与盛液筒液位的距离在30～50mm。进一步的，步骤(7)中，3D打印建筑砂浆的建造性能的评价标准为：当体积稳定性在95％～100％，塑性强度值P大于9kPa，表示3D打印建筑砂浆的建造性能优秀；当体积稳定性在90％～95％，塑性强度值P在7～9kPa，表示3D打印建筑砂浆的建造性能良好；当体积稳定性在85％～90％，塑性强度值P在5～7kPa，表示3D打印建筑砂浆的建造性能适中；当体积稳定性小于85％或塑性强度值P在小于5kPa，表示3D打印建筑砂浆的建造性能差。与现有技术相比，本专利技术提供了一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置及方法，能够简单、快捷、准确的判断3D打印建筑砂浆的体积稳定性、测出塑性强度，同时可以直观地观察到砂浆应力应变关系，实现对建筑3D打印材料的建造性能的量化评价，并且本装置结构简单，易操作，制作成本低，实用性强。附图说明图1为本专利技术的装置的结构示意图；图中标记说明：1-储液筒，2-盛液筒，3-可拆卸模具，4-底板，5-支架，6-滑动套筒，7-阀门，8-自来水，9-刻度尺。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置，其结构参见图1所示，包括底板4、安装在底板4上的支架5、设置在底板4上并用于成型待测3D打印建筑砂浆试样的可拆卸模具3、用于摆放在待测3D打印建筑砂浆试样上的盛液筒2，以及可沿竖直方向滑动安装在支架5上并悬于盛液筒2正上方的储液筒1，储液筒1的底部设有正对盛液筒2的出液口，在出液口处还设有控制液体流量的阀门7，在待测3D打印建筑砂浆试样旁还设有用于检测其竖向变形量的刻度尺9。储液筒1优选采用透明塑料材料，其由上下接通的上料斗筒和下出料管组成，在下出料管处设置出液口和阀门7。上料斗筒的侧面还带有刻度。请再参见图1所示，在支架5上设有可沿其上下滑动的滑动套筒6，储液筒1通过一直杆与滑动套筒6固定连接。请再参见图1所示，刚开始测试时，刻度尺9的零刻度线与待测3D打印建筑砂浆试样的上表面齐平。请再参见图1所示，可拆卸模具3由可拆卸连接的底模和圆筒形侧模组成，圆筒形侧模上下贯通，制模前，在圆筒形侧模内侧壁上还涂抹有疏水性脱模剂。本实施例中的储液筒1中的液体为自来水8。采用上述装置进行3D打印建筑砂浆建造性能的评价，具体包括以下步骤：(1)将搅拌完成的3D打印建筑砂浆填入可拆卸模具3内，振动，刮平上表面，制模成型后，拆除可拆卸模具3，得到置于底板4上的待测3D打印建筑砂浆试样，测试可拆卸模具3的高度H1以及待测3D打印建筑砂浆试样的去模高度H0；(2)再将盛液筒2摆放在待测3D打印建筑砂浆试样上表面，将刻度尺9固定立在可读取待测3D打印建筑砂浆试样竖向变形量的位置；(3)打开出液口的阀门7，使得储液筒1内的液体均匀落入盛液筒2内；(4)在液体下落过程中，调节滑动套筒6，使得出液口与盛液筒2的距离适中，同时，利用摄像机拍摄并记录盛液筒2内的液体体积变化量Vt，以及待测3D打印建筑砂浆试样的竖向形变量值L的大小；(5)当待测3D打印建筑砂浆试样的竖向变形量L/H1达到20％或倒塌时，关闭阀门7，记录此时盛液筒2内的液体体积变化量V1；(6)绘制应力F-L曲线，得到应力应变关系图，计算待测3D打印建筑砂浆试样的塑性强度值P和体积稳定性值，塑性强度值P＝F/S1，F＝(ρV1+m1)g，体积稳定性值＝H0/H1，其中，ρ为液体密度，m1盛液筒2的质量，g＝9.8N/kg，S1为待测3D打印建筑砂浆试样的上表面面积；(7)基于塑性强度值P和体积稳定性值评价3D打印建筑砂浆的建造性能。本实施例中，步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置，其特征在于，包括底板、安装在底板上的支架、设置在底板上并用于成型待测3D打印建筑砂浆试样的可拆卸模具、用于摆放在待测3D打印建筑砂浆试样上的盛液筒，以及可沿竖直方向滑动安装在所述支架上并悬于盛液筒正上方的储液筒，所述储液筒的底部设有正对所述盛液筒的出液口，在出液口处还设有控制液体流量的阀门，在待测3D打印建筑砂浆试样旁还设有用于检测其竖向变形量的刻度尺。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置，其特征在于，包括底板、安装在底板上的支架、设置在底板上并用于成型待测3D打印建筑砂浆试样的可拆卸模具、用于摆放在待测3D打印建筑砂浆试样上的盛液筒，以及可沿竖直方向滑动安装在所述支架上并悬于盛液筒正上方的储液筒，所述储液筒的底部设有正对所述盛液筒的出液口，在出液口处还设有控制液体流量的阀门，在待测3D打印建筑砂浆试样旁还设有用于检测其竖向变形量的刻度尺。2.根据权利要求1所述的一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置，其特征在于，所述储液筒为透明塑料材料，其由上下接通的上料斗筒和下出料管组成，在下出料管处设置所述出液口和阀门。3.根据权利要求2所述的一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置，其特征在于，所述上料斗筒的侧面还带有刻度。4.根据权利要求1所述的一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置，其特征在于，在支架上设有可沿其上下滑动的滑动套筒，所述储液筒通过一直杆与所述滑动套筒固定连接。5.根据权利要求1所述的一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置，其特征在于，刚开始测试时，刻度尺的零刻度线与刚入模的待测3D打印建筑砂浆试样的上表面齐平。6.根据权利要求1所述的一种3D打印建筑砂浆建造性能评价装置，其特征在于，所述可拆卸模具由可拆卸连接的底模和圆筒形侧模组成，所述圆筒形侧模上下贯通，制模前，在圆筒形侧模内侧壁上还涂抹有疏水性脱模剂。7.一种3D打印建筑砂浆建造性能评价方法，其采用如权利要求1-6任一所述的装置实施，其特征在于，包括以下步骤：(1)将搅拌完成的3D打印建筑砂浆填入可拆卸模具内，振动，刮平上表面，制模成型后，拆除可拆卸模具，得到置于底板上的待测3D打印建筑砂浆试样，测试可拆卸模具的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋正武，朱艳梅，张翼，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31