一种抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，按照重量百分比计，该混凝土材料包含以下组分且各组分含量为：水泥28～45％；矿物掺合料5～15％；纤维0.08～2.8％；细集料15～40％；粗集料20～40％；超塑化剂0.8～1.5％；触变剂0.15～1.0％；温控减缩剂1.5～3.5％。本发明专利技术在混凝土的配方中加入粗集料碎石，能够有效提高3D打印混凝土材料的抗开裂性能。本发明专利技术的原料来源丰富，生产成本低。生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料及制备方法


[0001]本专利技术属于新型建筑材料
，具体而言，涉及一种抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料及制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，3D打印技术作为一种发展迅速的增材制造技术，在各行业中发展迅猛。涉及汽车制造、航空航天零部件、骨骼、食品、鞋子、房屋、桥梁等。
[0003]3D打印是由1860年多照相机实体雕塑技术和1892年的地貌成形技术衍生而来。20世纪末，多种实用的3D打印技术和3D打印设备相继专利技术并得以快速发展。预计到2022年全球将支出227亿美元用于3D打印技术。
[0004]在工程建设领域中，3D打印技术具有全自动化、造型自由度大、少人工免模板等诸多优势。随着全球3D打印技术的发展和3D打印设备升级换代，越来越多3D打印实体工程得到应用。在建设单层及多层建筑、人行桥梁、个性化雕塑、3D打印仿生部品已得到用。3D打印技术在工程中进一步发展，取决于打印精度、速度、稳定性以及安全性的提升。首先，3D打印机要有精准的控制和合理的机械构造，以满足尺寸、精度、稳定性的要求。其次，程序要能合理确定喷头路径和内部填充方式，从而使得构件的宏观力学性能满足涉及要求，同时可以优化构造、充分利用材料。最重要的是，材料需要适用于3D打印成型的过程，具有合适的“时间窗口”(存在某一合适的时间段，在该时间段内材料具有流动性和力学性能，以确保打印过程不堵管、可打印、具备可建造性)。
[0005]目前一般3D打印生产使用的基本上都是砂浆，不含有粗集料。3D打印砂浆强度有限，容易出现收缩开裂，而且成本搞，不能满足现代建筑工程应用的发展需要。即使含有粗集料，由于3D打印混凝土材料必须要考虑可打印性、可建造性以及打印工艺的严格要求，含粗集料的3D打印混凝土构件依然会大概率的出现不同程度的开裂。3D打印工程应用，要有个性化，对于非曲线复杂造型的构筑体，对外观和性能要求更高，不能有过多的裂缝。未来3D打印混凝土必将向高抗裂方向发展，因此开发抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料将具有重要理论意义和应用价值。
[0006]目前已有含粗骨料的3D打印混凝土技术公开，其中粗骨料主要指石子。此类混凝土集料选择范围窄且无防开裂抑制收缩组分。有鉴于上述现有的3D打印混凝土中存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料及制备方法，能够改进一般现有的3D打印混凝土，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于，克服现有的3D打印混凝土中存在的缺陷，提供一种新的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料及制备方法。本专利技术能够有效提高3D打印混凝土材料的
抗开裂性能，并且降低生产成本，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
[0008]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0009]本专利技术提供了一种抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，按照重量百分比计，该混凝土材料包含以下组分且各组分含量为：
[0010][0011]前述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述水泥的型号为普通硅酸水泥PO42.5或PO 52.5。
[0012]前述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述矿物掺合料主要由以下重量百分比的原料组成：微硅粉25～40％，粉煤灰30～50％以及矿粉10～25％；其中，所述微硅粉中二氧化硅≥90％；所述粉煤灰为Ⅰ级灰；所述矿粉为S95级，其细度≥800目。
[0013]前述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述纤维主要由以下重量百分比的原料组成：钢纤维60～80％，聚丙烯纤维20～40％；其中，所述钢纤维为镀铜钢丝，具端钩，长度为12mm，直径为0.5mm；所述聚丙烯纤维的长度为12～19mm。
[0014]前述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述细集料为石英砂，所述石英砂为二区中砂，细度模数为2.6～2.9。
[0015]前述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述粗集料为碎石，其粒径为5～20mm。
[0016]前述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述超塑化剂为聚羧酸减水剂。
[0017]前述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述触变剂为水洗高岭土，其中蒙脱石含量≥60％。
[0018]前述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述温控减缩剂主要由以下重量百分比的原料组成：天然无水石膏50～75％，氧化钙10～20％以及温轮胶10～20％；其中，所述天然无水石膏为α-半水石膏。
[0019]本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0020]本专利技术该提供了一种抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料及制备方法，包括：
[0021](1)将水泥、微硅粉、粉煤灰、矿粉、石英砂、碎石、聚丙烯纤维、天然无水石膏、氧化钙以及温轮胶按照配比称重并混合，得到混合物料；
[0022]将超塑化剂与水按照质量比为8:145的量混合，得到混合浆料；
[0023](2)将得到的混合物料进行预搅拌，然后加入混合浆料搅拌，最后加入钢纤维继续搅拌均匀，即制得3D打印抗开裂含粗集料混凝土材料。
[0024]借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点：本专利技术在混凝土的配方中加入粗集料碎石，能够有效提高3D打印混凝土材料的抗开裂性能。本专利技术的原料来源丰富，价格便宜，能够降低混凝土的生产成本。本专利技术的混凝土制备工艺流程简单，反应条件温和，适于工业化生产。
[0025]综上所述，本专利技术特殊的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料能够提高混凝土的抗开裂性能且降低生产成本。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的设计公开发表或使用而确属创新，其不论在方法上或产品性能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的混凝土具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
[0026]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]实施例1
[0029](1)按重量份数计，将强度等级为4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，按照重量百分比计，该混凝土材料包含以下组分且各组分含量为：2.根据权利要求1所述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述水泥的型号为普通硅酸水泥PO42.5或PO 52.5。3.根据权利要求1所述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述矿物掺合料主要由以下重量百分比的原料组成：微硅粉25～40％，粉煤灰30～50％以及矿粉10～25％；其中，所述微硅粉中二氧化硅≥90％；所述粉煤灰为Ⅰ级灰；所述矿粉为S95级，其细度≥800目。4.根据权利要求1所述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述纤维主要由以下重量百分比的原料组成：钢纤维60～80％，聚丙烯纤维20～40％；其中，所述钢纤维为镀铜钢丝，具端钩，长度为12mm，直径为0.5mm；所述聚丙烯纤维的长度为12～19mm。5.根据权利要求1所述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述细集料为石英砂，所述石英砂为二区中砂，细度模数为2.6～2.9。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚梅，王香港，贾鲁涛，
申请(专利权)人：南京绿色增材智造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：