一种制备3D打印混凝土的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备3D打印混凝土的方法，包括以下步骤：1、打印3D打印混凝土轮廓，然后在3D打印混凝土轮廓中间放置预先绑扎好的钢筋、多孔钢管，所述多孔钢管之间的连接为法兰或螺纹连接；2、在3D打印混凝土轮廓间浇筑轻质细骨料自流平混凝土。3、CO2养护；4、将3D打印混凝土表面进行湿养护，并在多孔钢管中注水养护；5)在3D打印混凝土轮廓外表面，喷涂纳米氧化铝与硅酸钠混合溶液；所述轻质细骨料自流平混凝土、3D打印混凝土中均掺有多孔纤维管。本发明专利技术一方面解决了3D打印混凝土内部缺水、养护不好的问题；另一方面解决了3D打印混凝土层间粘结强度较低的问题。粘结强度较低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种制备3D打印混凝土的方法


[0001]本专利技术涉及3D打印混凝土领域，具体涉及一种制备3D打印混凝土的方法。

技术介绍

[0002]3D打印技术是20世纪80年代后期逐渐兴起的一项新兴制造技术，是一种自动化施工技术，又称为增材制造，被称为“第三次工业革命”的开始。其基本原理是：将三维物体模型输入计算机，采用切片软件将三维模型切片分层，将各层代码输入3D打印机，通过软件控制“油墨”逐层打印。近年来，3D打印被应用于各领域，如汽车、航天航空、建筑、生物医学、食品等。随着技术的不断完善，其在建筑行业的应用受到了广泛关注。相对于传统的混凝土施工工艺，3D打印混凝土具有独特优势。首先，无模板施工可以大大减少施工费用；其次，能高精度打印复杂形状，并最大程度节省材料；还有，由于3D打印是自动化施工，可节省人力和缩短施工时间。目前，建筑领域应用的3D打印技术主要有三种：D型工艺、轮廓工艺和混凝土打印工艺。轮廓打印和混凝土打印属于挤出成型，是建筑领域3D打印的主流技术。
[0003]虽然3D打印技术具有诸多优势，但3D打印在建筑领域的发展还受到诸多限制。层层打印是3D打印技术的主要特点，两个连续层间比整体浇筑施工的整体性差。层层堆积的施工方式使得打印构件不可避免地存在层间弱粘结，如不经处理，界面处的粘结性能会明显低于基体，从而影响打印构件的整体性和结构使用性能。弱粘结层间界面是影响3D打印构件在建筑行业推广应用面临的一个重大挑战。针对界面性能进行系统的研究，综合提升3D打印构件界面性能，是3D打印建筑亟待解决的问题。r/>[0004]另外，为了提高3D混凝土的可塑性，3D打印混凝土中一方面加入了速凝剂或者快硬性胶凝材料，使其3D混凝土中早期形成较多的钙矾石水化产物，另一方面3D打印混凝土还掺入了高吸水率的材料：例如凹凸棒土、黏土、再生骨料、再生胶凝材料等，这些措施均会导致3D打印混凝土材料的内部缺水，不利于混凝土的耐久性，特别是3D打印混凝土具有较大的干燥收缩，容易开裂。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种制备3D打印混凝土的方法，一方面解决了3D打印混凝土内部缺水，养护不好的问题；另一方面解决了3D打印混凝土层间粘结强度较低的问题。
[0006]技术方案：本专利技术的制备3D打印混凝土的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、打印3D打印混凝土轮廓，然后在3D打印混凝土轮廓中间放置预先绑扎好的钢筋，所述钢筋中的10％～30％由多孔钢管取代；
[0008]步骤2、在3D打印混凝土轮廓中间浇筑轻质细骨料自流平混凝土；
[0009]步骤3、将3D打印混凝土样品置于密闭养护室内，进行CO2养护；
[0010]步骤4、将3D打印混凝土表面进行湿养护1～7d，并在钢管中注水养护1～14d，所述注水为饱和石灰水溶液，养护结束后放掉钢管中饱和石灰水溶液，并灌入膨胀性泡沫混凝
土；
[0011]步骤5、在3D打印混凝土轮廓外表面，喷涂γ型纳米氧化铝与硅酸钠混合溶液，所述γ型纳米氧化铝与硅酸钠的比例为1:1～1:3，溶液的质量浓度为30～50％。
[0012]进一步地，步骤1中，所述多孔钢管的管径为10
‑
16～mm，多孔钢管中孔的孔径为0.5
‑
1mm。
[0013]进一步地，步骤1中，所述多孔钢管之间的连接为法兰或螺纹连接。
[0014]进一步地，步骤2中，所述轻质细骨料自流平混凝土、3D打印混凝土中均掺有多孔纤维管，所述纤维管的掺量为0.5
‑
2kg/m3。
[0015]进一步地，所述纤维管的管径为0.1
‑
1mm，纤维管上孔径为0.005
‑
0.01mm，纤维管长度在1～2cm之间。
[0016]进一步地，所述轻质细骨料自流平混凝土用骨料为再生骨料、沸石、陶粒、木屑等中的一种或几种，骨料粒径小于5mm，骨料不需要提前预湿。
[0017]进一步地，步骤3中，控制养护室内CO2浓度为40～80％，湿度在50～60％，温度在20～50℃，养护时间7h～24h。
[0018]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：
[0019](1)本专利技术通过在3D打印混凝土中设置钢筋和多孔钢管，一方面可以提高3D打印混凝土的整体性，另外，可以通过多孔钢管中的水为3D打印混凝土内部补水，再通过纤维管的水传输，可以起到为3D打印混凝土内部传递水分的作用，降低内部的自干燥，从而解决了3D打印混凝土内部缺水的问题。另外，纤维管的使用，也提高了3D打印混凝土的抗裂能力。
[0020](2)通过在3D打印混凝土轮廓内灌入轻质细骨料自流平混凝土，增强外层3D打印混凝土的层间粘结力，同时细骨料自流平混凝土可以流入钢管中的孔中，增加了混凝土与钢管之间的粘结力；另外轻质细骨料自流平混凝土可以为3D打印混凝土提供保温性能。轻质细骨料混凝土不需要提前预湿可以加速其凝结，在多孔钢管为混凝土补水时，轻质骨料又可以作为水的储存器，为混凝土内部储存水，待内部缺水时，为混凝土内部补水。
[0021](3)3D打印混凝土是由多层结构粘结而成，具有较大的比表面积，且本专利技术中设置了多孔钢管、多孔纤维管，利用CO2养护，可以将CO2传输到3D混凝土的各个位置，CO2与混凝土表面与内部的氢氧化钙反应，提高其密实度与强度，同时利用了CO2。
[0022](4)在多孔钢管中灌入饱和石灰水溶液，不但可以为3D打印混凝土补水，还可以为3D混凝土补氢氧化钙，由于3D打印混凝土中含有较多的矿物掺合料，饱和石灰水溶液的补充，一方面可以提高整个3D打印混凝土的碱度，一方面可以加速矿物掺合料的反应，提高3D混凝土的强度。
[0023](5)在3D混凝土表面喷涂γ型纳米氧化铝与硅酸钠溶液，其目的为进一步填充、封闭混凝土表面的孔，硅酸钠溶液与纳米氧化铝可以与饱和石灰水溶液、混凝土表面因碳化养护形成的碳酸钙反应形成硅酸钙凝胶、水化铝硅酸盐、水化碳铝酸盐来填充3D打印混凝土表面的孔，减少其与外部的水交换，降低干燥收缩。
具体实施方式
[0024]下面对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0025]本专利技术由以下技术方案实现：一种制备3D打印混凝土的方法，包括以下步骤：
[0026](1)打印3D打印混凝土轮廓，然后在3D打印混凝土轮廓中间放置预先绑扎好的钢筋，所述钢筋中的10％～30％由多孔钢管取代，所述钢管管径10
‑
16mm，钢管中孔的孔径为0.5
‑
1mm，所述多孔钢管之间的连接为法兰或螺纹连接；
[0027](2)在3D打印混凝土轮廓中间浇筑轻质细骨料自流平混凝土。
[0028](3)将3D打印混凝土样品置于密闭养护室内，进行CO2养护，控制养护室内CO2浓度为40～80％，湿度在50～60％，温度在20～50℃，养护时间7h～24h；
[0029](4)将3D打印混凝土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备3D打印混凝土的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、打印3D打印混凝土轮廓，然后在3D打印混凝土轮廓中间放置预先绑扎好的钢筋，所述钢筋中的10％～30％由多孔钢管取代；步骤2、在3D打印混凝土轮廓中间浇筑轻质细骨料自流平混凝土；步骤3、将3D打印混凝土样品置于密闭养护室内，进行CO2养护；步骤4、将3D打印混凝土表面进行湿养护1～7d，并在钢管中注水养护1～14d，所述注水为饱和石灰水溶液，养护结束后放掉钢管中饱和石灰水溶液，并灌入膨胀性泡沫混凝土；步骤5、在3D打印混凝土轮廓外表面，喷涂γ型纳米氧化铝与硅酸钠混合溶液，所述γ型纳米氧化铝与硅酸钠的比例为1:1～1:3，溶液的质量浓度为30～50％。2.根据权利要求1所述的制备3D打印混凝土的方法，其特征在于，步骤1中，所述多孔钢管的管径为10
‑
16mm，多孔钢管中孔的孔径为0.5
‑
1mm。3.根据权利要求1或2所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚梅，李保亮，贾子健，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：