一种基于石墨烯吸音棉纤维基材的3D打印水泥降噪屏障的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于石墨烯/吸音棉纤维基材的3D打印水泥降噪屏障的制备方法，包括以下步骤：S1，制备石墨烯/吸音棉纤维基材的增强复合水泥：S2，3D打印水泥降噪屏障单元体：S3、水泥降噪屏障的搭建。本发明专利技术采用三维CAD数字化造型，分体3D打印成型，基于石墨烯/吸音棉纤维基材的增强复合水泥具有良好的出泵性、挤出性和粘结性，强度高，可塑好，空间成型和造型能力好，可制备出结构与形状较为复杂的降噪屏障，具有较好的隔音降噪效果，整体组装完成，无需使用模板，降低了施工难度，缩短了施工时间，降低造价成本，还大幅度减少了现场施工人员，低碳节能、绿色环保、耐腐蚀、耐候性强,使用寿命长，具有良好的社会效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨烯吸音棉纤维基材的3D打印水泥降噪屏障的制备方法
本专利技术涉及降噪隔音
，尤其是一种基于石墨烯/吸音棉纤维基材的3D打印水泥降噪屏障的制备方法。
技术介绍
高速公路的噪音污染已成为声学环境主要问题之一。噪音严重影响人们的正常生活与工作,并对人的身心健康产生危害，传统声屏障建设周期长、使用寿命短，常见的水泥声屏障为水泥单板,通常为平面结构，降噪效果并不理想。3D打印是作为一种近年崛起的的高新技术，已在模具制造、工业设计等领域取得较多成果，在建筑等领域的运用方兴未艾。而3D打印混凝土技术更是3D打印的一种全新尝试，有着巨大的发展空间。3D打印技术通过数字模型和分层制造的方法实现整体成型，可以制造出传统方式很难建造的复杂多样化建筑，且无需使用模板，不仅降低了施工难度，缩短了施工时间，降低了建筑成本，还大幅度减少了现场施工人员，提升作业的安全性。此外还具有个性化、低碳节能、绿色环保、使用寿命长等各种优点，具有良好的社会效益和经济效益。与传统的水泥混凝土相比，3D打印技术对水泥基复合材料的施工性能、力学性能、功能性等均提出更高的要求，打印水泥基材料应具有良好的出泵性、挤出性、可建造性、触变性和粘结性等，而传统的水泥难以满足上述性能要求，无法直接作为3D打印建筑材料。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本专利技术提供一种基于石墨烯/吸音棉纤维基材的3D打印水泥降噪屏障的制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于石墨烯/吸音棉纤维基材的3D打印水泥降噪屏障的制备方法，包括以下步骤：S1，制备石墨烯/吸音棉纤维基材的增强复合水泥：S1-1、将硅酸盐水泥100份、石英砂100份、矿粉10份、快硬硫铝酸盐水泥10份、煅烧黏土10份、吸音棉纤维2份按比例混合，加入混凝土电动式搅拌机内，搅拌机转速设定为60r/min后进行搅拌5min，至完全混合均匀；S1-2、将水与0.2份减水剂先在干净的容器内混合搅拌至均匀，之后再加入到工作状态的的搅拌机内，将搅拌机转速设定为60r/min后进行搅拌5min；S1-3、将5份石墨烯分散液加入到工作状态下的搅拌机内，搅拌机转速设定为100r/min后进行搅拌10min，即得到所述3D打印石墨烯/吸音棉纤维基材的增强复合水泥；S2，3D打印水泥降噪屏障单元体：S2-1、通过计算机建模软件完成所述降噪屏障三维CAD造型，经STL数据转换后输入到水泥3D打印成型系统中，然后分层切片；S2-2、设置3D打印参数，建立的3D打印程序，将增强复合水泥料浆送入与打印喷头连通的进料体系中进行逐层打印，得到降噪屏障单元体；S3、水泥降噪屏障的搭建：S3-1、对降噪屏障单元体经过十五天养护，运至高速公路现场吊装拼接；S3-2、拼接时以降噪屏障单元体上下楔口为基准进行装配，降噪屏障单元体相邻接缝处用水泥浆料涂补，降噪屏障高度和长度可以根据具体路段噪声情况而定，其中降噪屏障高度为4～5米。优选地，步骤S1-1中，所述的硅酸盐水泥的型号为P.O.42.5R，石英砂的粒径为30～150目，所述矿粉为S95级矿粉，所述快硬硫铝酸盐水泥型号为R.SAC.42.5，所述煅烧黏土为高岭石黏土，所述吸音棉纤维为聚酯吸音棉纤维。进一步地，步骤S1-2中，所述的减水剂为一种粉末状聚羧酸系减水剂。具体说，步骤S1-3中，所述的石墨烯为片径为3-5μm氧化石墨烯，采用去离子水，以超声波结合冰水浴的方式对氧化石墨烯进行分散，超声波仪器功率为600w，超声作用累计时长为60min。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用三维CAD数字化造型，分体3D打印成型，基于石墨烯/吸音棉纤维基材的增强复合水泥具有良好的出泵性、挤出性和粘结性，强度高，可塑好，空间成型和造型能力好，可制备出结构与形状较为复杂的降噪屏障，具有较好的隔音降噪效果，整体组装完成，无需使用模板，降低了施工难度，缩短了施工时间，降低造价成本，还大幅度减少了现场施工人员，低碳节能、绿色环保、使用寿命长，具有良好的社会效益和经济效益。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术所制得的降噪屏障单元体的结构示意图。图中：1.本体部，2.降噪凸棱，3.降噪凹槽，4.散声流线槽，5.凸条6.卡槽。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。一种基于石墨烯/吸音棉纤维基材的3D打印水泥降噪屏障的制备方法，包括以下步骤：S1，制备石墨烯/吸音棉纤维基材的增强复合水泥；S2，3D打印水泥降噪屏障单元体；S3、水泥降噪屏障的搭建。步骤S1具体包括：S1-1、将硅酸盐水泥100份、石英砂100份、矿粉10份、快硬硫铝酸盐水泥10份、煅烧黏土10份、吸音棉纤维2份按比例混合，加入混凝土电动式搅拌机内，搅拌机转速设定为60r/min后进行搅拌5min，至完全混合均匀；S1-2、将水与0.2份减水剂先在干净的容器内混合搅拌至均匀，之后再加入到工作状态的的搅拌机内，将搅拌机转速设定为60r/min后进行搅拌5min；S1-3、将5份石墨烯分散液加入到工作状态下的搅拌机内，搅拌机转速设定为100r/min后进行搅拌10min，即得到所述3D打印石墨烯/吸音棉纤维基材的增强复合水泥。优选地，所述的硅酸盐水泥的型号为P.O.42.5R；石英砂的粒径为30～150目。所述矿粉为S95级矿粉，S95级矿粉的活性较好，可减轻降噪屏障重量。所述快硬硫铝酸盐水泥型号为R.SAC.42.5，将快硬硫铝酸盐水泥作为调凝剂，可以调节水泥的凝结时间。所述煅烧黏土为高岭石黏土，煅烧黏土与水混合能发生水化反应，生成具有交联性能的凝胶产物，能较好地与水泥结合，使材料之间具有较强的粘附性能，能够形成良好的粘结效果，并使构件具有很好的抗变形性能力。所述吸音棉纤维为聚酯吸音棉纤维，长度为2～6mm，吸音棉纤维不仅能提高降噪屏障的吸音效果，制备的纤维混凝土材料的韧性和强度更好。所述的减水剂为一种粉末状聚羧酸系减水剂，可通过减水剂调节水泥的流变性。所述的石墨烯分散液采用的石墨烯为片径为3-5μm氧化石墨烯，制备时采用去离子水，以超声波结合冰水浴的方式对氧化石墨烯进行分散，超声波仪器功率为600w，超声作用累计时长为60min即可获得石墨烯分散液。步骤S2具体包括：S2-1、通过计算机建模软件完成所述降噪屏障三维CAD造型，经STL数据转换后输入到水泥3D打印成型系统中，然后分层切片；S2-2、设置3D打印参数，建立的3D打印程序，将增强复合水泥料浆送入与打印喷头连通的进料体系中进行逐层打印，得到降噪屏障单元体。如图1所示，上述制备方法获得的降噪屏障单元体，包括本体部1，所述本体部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于石墨烯/吸音棉纤维基材的3D打印水泥降噪屏障的制备方法，其特征是：包括以下步骤：/nS1，制备石墨烯/吸音棉纤维基材的增强复合水泥：/nS1-1、将硅酸盐水泥100份、石英砂100份、矿粉10份、快硬硫铝酸盐水泥10份、煅烧黏土10份、吸音棉纤维2份按比例混合，加入混凝土电动式搅拌机内，搅拌机转速设定为60r/min后进行搅拌5min，至完全混合均匀；/nS1-2、将水与0.2份减水剂先在干净的容器内混合搅拌至均匀，之后再加入到工作状态的的搅拌机内，将搅拌机转速设定为60r/min后进行搅拌5min；/nS1-3、将石墨烯分散液5份加入到工作状态下的搅拌机内，搅拌机转速设定为100r/min后进行搅拌10min，即得到所述3D打印石墨烯/吸音棉纤维基材的增强复合水泥；/nS2，3D打印水泥降噪屏障单元体：/nS2-1、通过计算机建模软件完成所述降噪屏障三维CAD造型，经STL数据转换后输入到水泥3D打印成型系统中，然后分层切片；/nS2-2、设置3D打印参数，建立的3D打印程序，将增强复合水泥料浆送入与打印喷头连通的进料体系中进行逐层打印，得到降噪屏障单元体；/nS3、水泥降噪屏障的搭建：/nS3-1、对降噪屏障单元体经过十五天养护，运至高速公路现场吊装拼接；/nS3-2、拼接时以降噪屏障单元体上下楔口为基准进行装配，降噪屏障单元体相邻接缝处用水泥浆料涂补，降噪屏障高度和长度可以根据具体路段噪声情况而定，其中降噪屏障高度为4～5米。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯/吸音棉纤维基材的3D打印水泥降噪屏障的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
S1，制备石墨烯/吸音棉纤维基材的增强复合水泥：
S1-1、将硅酸盐水泥100份、石英砂100份、矿粉10份、快硬硫铝酸盐水泥10份、煅烧黏土10份、吸音棉纤维2份按比例混合，加入混凝土电动式搅拌机内，搅拌机转速设定为60r/min后进行搅拌5min，至完全混合均匀；
S1-2、将水与0.2份减水剂先在干净的容器内混合搅拌至均匀，之后再加入到工作状态的的搅拌机内，将搅拌机转速设定为60r/min后进行搅拌5min；
S1-3、将石墨烯分散液5份加入到工作状态下的搅拌机内，搅拌机转速设定为100r/min后进行搅拌10min，即得到所述3D打印石墨烯/吸音棉纤维基材的增强复合水泥；
S2，3D打印水泥降噪屏障单元体：
S2-1、通过计算机建模软件完成所述降噪屏障三维CAD造型，经STL数据转换后输入到水泥3D打印成型系统中，然后分层切片；
S2-2、设置3D打印参数，建立的3D打印程序，将增强复合水泥料浆送入与打印喷头连通的进料体系中进行逐层打印，得到降噪屏障单元体；
S3、水泥降噪屏障的搭建：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁锋，
申请(专利权)人：浙江广厦建设职业技术大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33