一种用于3D打印的建筑材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于3D打印的建筑材料，涉及建筑材料领域，包括：水泥20～40％，砂石40‑60％，石英粉1～8％，外加剂0.01～0.2％，硅灰2～8％，复合稳定剂0.01～1.5％，水10～20％，减水剂0.01～0.16％，纤维0.1～1.2％，缓凝剂0.1～0.8％。本发明专利技术还涉及一种制备方法，包括：混合水泥、砂石、石英粉、硅灰、缓凝剂和纤维得到混合物料A；混合减水剂和水得到物料B；混合A和B，得到3D打印材料。本发明专利技术实施例可提高可打印建筑材料的和易性，在使用方法限定的各项参数范围内打印所制备的建筑材料，可保证打印过程的顺利以及3D打印材料的结构稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于3D打印的建筑材料及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料制备领域，尤其涉及一种用于3D打印的建筑材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印是近年来发展起来的一种高新技术，属于增材制造技术的类别，已在机械制造等行业取得很大成功。改革开放以来，我国建筑行业实现了巨大进步，将3D打印技术与建筑行业相结合，可大大节约各项成本。建筑3D打印技术的实现离不开材料，材料技术的发展是实现3D打印技术的根本。建筑3D打印材料是在传统建筑原材料的基础上，对混凝土材料的改进与升级。因此，依据建筑材料的使用性、施工性、经济型原则，通过对以水泥、矿物掺合料及固废粉体等为主的胶凝材料体系的改性、优化，研制开发出满足建筑3D打印的建筑材料是当前3D打印技术在建筑工程施工中应用的关键。目前，用于3D打印的建筑材料很少，且3D打印建筑材料的使用需与3D打印机的工作参数相协调。用于3D打印的建筑材料应具备以下三个特点：(1)材料可以顺利地从打印机喷头中喷出，即保证可打印性；(2)材料可连续打印，层层叠加，即具有较好的粘聚性；(3)材料具有快速凝固的特性，不出现坍塌现象。目前混凝土类打印材料存在的主要问题是抗拉性能较差，抗裂性能差，构件易脆性破坏。因此，本领域的技术人员致力于开发一种具备优异抗拉性能和抗裂性能的3D打印建筑材料，使得打印出的构件不易发生脆性破坏。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是一种具备优异抗拉性能和抗裂性能的3D打印建筑材料，使得打印出的构件不易发生脆性破坏。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于3D打印的建筑材料，包括以下重量比的组分：水泥20～40％，砂石40-60％，石英粉1～8％，外加剂0.01～0.2％，硅灰2～8％，复合稳定剂0.01～1.5％，水10～20％，减水剂0.01～0.16％，纤维0.1～1.2％，缓凝剂0.1～0.8％。本专利技术还提供了一种用于3D打印的建筑材料的制备方法，包括以下步骤：S100、按重量比将水泥、砂石、石英粉、硅灰、缓凝剂和纤维加入搅拌器中进行预拌得到混合物料A；S200、将减水剂和水混合得到物料B；S300、将物料A和物料B充分混合搅拌均匀，即得到所述建筑材料。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：本专利技术的实施例将原材料分两次加入，首次将粉体材料均匀拌合，再将纤维加入搅拌，减少材料的结团现象；其后，水与减水剂也分两次加入，提高可打印建筑材料的和易性。在使用方法限定的各项参数范围内打印所制备的建筑材料，可保证打印过程的顺利以及3D打印材料的结构稳定性。以下将对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。具体实施方式以下介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在第一方面中，本专利技术提供了一种3D打印建筑材料，包括以下重量比的组分：水泥20～40％，砂石40-60％，石英粉1～8％，外加剂0.01～0.2％，硅灰2～8％，复合稳定剂0.01～1.5％，水10～20％，减水剂0.01～0.16％，纤维0.1～1.2％，缓凝剂0.1～0.8％，所述水泥为硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥中的一种或其组合，所述纤维为玄武岩纤维或有机纤维中的一种或其组合。在第二方面中，本专利技术提供了一种用于3D打印的建筑材料的制备方法，包括以下步骤：S100、按重量比将水泥、砂石、石英粉、硅灰、缓凝剂和纤维加入搅拌器中进行预拌得到混合物料A；S200、将减水剂和水混合得到物料B；S300、将物料A和物料B充分混合搅拌均匀，即得到所述建筑材料。在一种具体的实施方式中，硅灰或/和石英粉能够增大胶凝材料的粘度，降低材料流动度，使其具有一定的流动性的同时还在打印后具有足够的强度；根据硅灰或石英粉的粒径分布，其还能取代部分水泥，降低粉料的孔隙率，提高材料的密实度和强度。在一种具体的实施方式中，砂石为级配良好的砂石，颗粒圆润，不仅能保证级配要求，而且能保证打印过程顺利进行。在一种具体的实施方式中，减水剂加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能减少单位用水量，改善拌合物的流动性。在一种具体的实施方式中，复合稳定剂从材料的微观结构上改善混凝土材料的性能。其中粘土使混凝土材料在打印前具备良好的流动性，打印后依靠粘土的针状或片状结构相互搭接形成网状纳米结构，从而支撑起混凝土材料中较大的颗粒，进而支撑后续混凝土建筑层的连续打印。在一种具体的实施方式中，外加剂的掺入可提高材料密实度，克服材料的干燥收缩，防止开裂渗透，达到抗裂，防渗、防水的目的。在一种具体的实施方式中，混合掺入的有机纤维和玄武岩纤维一方面有效抑制了因表面水分蒸发而产生的收缩、开裂等现象，另一方面大大提高了混凝土材料的力学强度尤其是延性。实施例1提供了一种用于3D打印的建筑材料，按重量百分比计，包括以下原材料：强度等级不小于42.5的硫铝酸盐水泥32.7％，砂石46.1％，石英粉3.5％，外加剂0.1％，硅灰3.5％，复合稳定剂0.6％，水12.9％，减水剂0.1％，纤维0.4％，缓凝剂0.2％。本实施例中，硫铝酸盐水泥为42.5强度等级。本实施例中，硅灰比表面积为17000m2/kg，SiO2为92.5％，活性指数为114。本实施例中，石英粉比表面积为350m2/kg，SiO2为99.5％。本实施例中，砂石为级配良好的砂石，砂石的粒径范围为0-3mm。本实施例中，减水剂固含量为20～40％，减水率为35～50％。本实施例中，有机纤维的长度为6mm，直径15.1μm，密度1.29g/cm3，抗拉强度1830MPa，符合GB/T21120-2007标准的技术要求。本实施例中，玄武岩纤维的长度为9mm，直径17.4μm，抗拉强度2180MPa，符合GB/T25045-2010标准的技术要求。本实施例将配方量的硫铝酸盐水泥、砂石、硅灰、石英粉、缓凝剂以及纳米粘土、外加剂、纤维加入搅拌器中进行预拌得到混合物料A；将配方量的减水剂加入配方量的水中搅拌一定时间得到混合物料B；将混合物料A和混合物料B混合搅拌均匀，即得到所述的用于3D打印的建筑材料。将制得的材料送至3D打印机中，开始打印建筑层。实施例2提供了一种用于3D打印的建筑材料，按重量百分比计包括以下原材料：52.5级普通硅酸盐水泥25.1％，强度等级不小于42.5的硫铝酸盐水泥6.3％，砂石47.1％，石英粉3.1％，外加剂0.1％，硅灰4.7％，黏土0.4％，水12.7％，减水剂0.2％，纤维0.4％。本实施例中，硅酸盐水泥为52.5强度等级，硫铝酸盐水泥为42.5强度等级。本实施例中，硅灰比表面积为17000m2/kg，SiO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于3D打印的建筑材料，包括以下重量比的组分：/n水泥20～40％，砂石40-60％，石英粉1～8％，外加剂0.01～0.2％，硅灰2～8％，复合稳定剂0.01～1.5％，水10～20％，减水剂0.01～0.16％，纤维0.1～1.2％，缓凝剂0.1～0.8％。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印的建筑材料，包括以下重量比的组分：
水泥20～40％，砂石40-60％，石英粉1～8％，外加剂0.01～0.2％，硅灰2～8％，复合稳定剂0.01～1.5％，水10～20％，减水剂0.01～0.16％，纤维0.1～1.2％，缓凝剂0.1～0.8％。


2.如权利要求1所述的材料，其中，优选的，所述水泥为硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的一种或其组合。


3.如权利要求1所述的材料，其中，，所述纤维为机纤维或玄武岩纤维中的一种或其组合。


4.如权利要求1所述的材料，其中，所述硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥标号均为42.5及以上。


5.如权利要求1所述的材料，其中，所述硅灰比表面积为14000～19000m2/kg，活性指数110～119。


6.如权利要求1所述的材料，其中，所述石英粉比表面积为300～550m2/kg，密度为2.35～3.05m3/kg，所述砂石粒径范围为1～3mm。


7.如权利要求1所述的材料，其中，所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸钠、硼砂中的两种；所述外加剂为氧化钙类膨胀剂、硫铝酸钙类膨胀...

【专利技术属性】
技术研发人员：白明科，赵健，李海宏，胡元元，马慧，兰栋，杨国开，
申请(专利权)人：尧柏特种水泥技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61