一种3D打印悬浮浆料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种3D打印悬浮浆料及其制备方法与应用，属于3D打印技术领域。该3D打印悬浮浆料包括以下制备原料：大理石粉、玄武岩粉、铁渣粉、纳米粘土、纤维素醚和速凝剂。本发明专利技术通过制造一个混凝土材料的初始流变性能相近的惰性悬浮环境，在保证体系静水压力相对稳定的情况下，根据喷嘴管径的尺寸、悬浮浆料密度、悬浮浆料流变性能(以屈服应力和塑性粘度表征)大小，控制混凝土挤出速度和打印喷头移动速度，实现混凝土在任意方向路径上的3D打印。实现混凝土在任意方向路径上的3D打印。实现混凝土在任意方向路径上的3D打印。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印悬浮浆料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于3D打印
，具体涉及一种3D打印悬浮浆料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]混凝土制品或结构在成型硬化之前属于塑性状态，因此理论上混凝土可以成型任意形状。在混凝土制品成型之前，可采用模板对其形状进行控制；相关技术中使用的模板主要有个性化模板和标准化模板；但个性化模板的成本高昂且重复使用率低，因此目前大规模使用的是标准化模板，但是标准化模板的施工方式为：先预支模板再浇筑成型；该施工方式限制了混凝土的几何特性且提升了标准化模板的成本。在此基础上，相关技术中采用3D打印技术生产方式混凝土制品；但相关技术中采用3D打印技术生产混凝土制品存在如下缺点：
[0003]1、相关技术中混凝土3D打印采用的是水平方向的堆叠技术，即利用下面一层的支撑作用在上面堆叠新的材料，这种3D打印方式自由度较少，更多的是水平面上“自由”，竖向由于需要自身材料的支撑，因此自由度较小，几何复杂程度有限，跨度较大的结构，仍然需要临时模板支撑结构。
[0004]2、相关技术中混凝土3D打印采用的是水平方向的堆叠技术一次性打印高度有限，因为打印材料强度不足以支撑太高的上部材料自重，因此需要打印一定高度后，等待下部材料强度增长至一定值后，在进行上部结构打印，无法一次性打印出较大较复杂的结构。
[0005]3、相关技术中普通水泥基材料或混凝土无法应用于混凝土3D打印技术。目前混凝土3D打印技术对于打印材料性能要求很高，尤其是其流变性能，既要保证打印时的顺畅，有要求打印后保持形态稳定且具有足够强度支撑上部打印材料的重力。生产成本较高。
[0006]因此，需要开发一种3D打印悬浮浆料，利用该悬浮浆料制备水泥预制件的生产成本低且能在任意方向实现混凝土的打印。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种3D打印悬浮浆料，利用该悬浮浆料制备水泥预制件的生产成本低且能在任意方向实现混凝土的打印。
[0008]本专利技术还提供了上述3D打印悬浮浆料的制备方法。
[0009]本专利技术还提供了上述3D打印悬浮浆料在3D打印水泥预制件制备中的应用。
[0010]本专利技术还提供了一种水泥预制件。
[0011]本专利技术还提供了上述水泥预制件的制备方法。
[0012]本专利技术还提供了上述水泥预制件在建筑材料制备中的应用。
[0013]具体如下：本专利技术第一方面提供了一种3D打印悬浮浆料，包括以下制备原料：
[0014]大理石粉、玄武岩粉、铁渣粉、纳米粘土、纤维素醚和速凝剂。
[0015]根据本专利技术3D打印悬浮浆料技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效
果：
[0016]本专利技术的3D打印悬浮浆料中，选用的大理石粉、玄武岩粉和铁渣粉在碱性环境中均为惰性，不会与混凝土材料反应，按比例搭配的三者组成了符合流变特性要求的悬浮浆料的基础，纳米粘土颗粒尺寸小，有效填充在大理石粉、玄武岩粉和铁渣粉颗粒间，形成紧密堆积结构，同时，纳米粘土具有较强的吸水性性能，可以“锁住”水分，防止悬浮浆料在静置条件下泌水。
[0017]纤维素醚溶于水，具有良好的增稠效应，起到了稳定悬浮浆料的效果。
[0018]速凝剂使混凝土材料快速凝结，将速凝剂分散于悬浮浆料中，不影响悬浮浆料的性质，当混凝土材料进入到悬浮浆料中时，外表面与悬浮浆料中的速凝剂接触，促进外表面快速凝结硬化，这样混凝土材料更早的形成力学强度，并且可以起到锁住内部水分的作用，增强混凝土材料的养护效果。
[0019]本专利技术的3D打印悬浮浆料，其密度与混凝土材料相近，从而在3D打印混凝土材料的过程中，对混凝土材料实现了有效的承载，从而实现了对混凝土材料的3D打印。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述3D打印悬浮浆料，包括以下质量分数的制备原料：
[0021]大理石粉15％～25％、玄武岩粉15％～25％、铁渣粉5％～10％、纳米粘土2％～5％、速凝剂0.8％～1％、纤维素醚0.1％～0.5％。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述3D打印悬浮浆料的制备原料还包括水。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述3D打印悬浮浆料由以下质量分数的制备原料组成：
[0024]大理石粉15％～25％、玄武岩粉15％～25％、铁渣粉5％～10％、纳米粘土2％～5％、速凝剂0.8％～1％、纤维素醚0.1％～0.5％和水40％～63％。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述3D打印悬浮浆料由以下质量分数的制备原料组成：
[0026]大理石粉15％～25％、玄武岩粉15％～25％、铁渣粉5％～10％、纳米粘土2％～5％、速凝剂0.8％～1％、纤维素醚0.1％～0.5％和余量为水。
[0027]通过对大理石粉、玄武岩粉、铁渣粉、纳米粘土、速凝剂和纤维素醚的质量分数进行控制，从而实现了对悬浮浆料的密度进行控制；而通过对水的质量分数进行控制，则实现了对悬浮浆料的屈服应力进行控制，最终实现了对混凝土材料的良好支撑作用。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述大理石粉的细度为300目～400目。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述玄武岩粉的细度为300目～500目。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述铁渣粉的细度为400目～600目。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，所述纳米粘土的D50在100nm以下。
[0032]理石粉细度为300目～400目、玄武岩石粉300目～500目可保证其与混凝土材料的粒径范围相近，从而配制出与混凝土材料浆体流变性能相近的3D打印悬浮浆料，同时在满足性能的要求下粉磨能耗较低，经济性较好。
[0033]铁渣粉的细度控制在400目～600目；其细度小于大理石粉和玄武岩石粉，从而实现了铁渣粉均匀填充在大理石粉和玄武岩粉中，从而避免了铁渣粉颗粒沉降。
[0034]纳米粘土的D50控制在100nm以；从而保证纳米粘土的增粘效果；即保持3D打印悬
浮浆料内部微结构稳定的效果，粒度过大将减弱该作用，达不到增粘、稳定浆体的效果。
[0035]根据本专利技术的一些实施方式，所述纳米粘土为纳米蒙脱土粉。
[0036]根据本专利技术的一些实施方式，所述纳米粘土的D50为80nm。
[0037]根据本专利技术的一些实施方式，所述大理石粉的密度为2600kg/m3～2800kg/m3。
[0038]根据本专利技术的一些实施方式，所述大理石粉的密度为2700kg/m3。
[0039]根据本专利技术的一些实施方式，所述玄武岩粉的密度为3000kg/m3～3200kg/m3。
[0040]根据本专利技术的一些实施方式，所述玄武岩粉的密度为3200kg/m3。
[0041]根据本专利技术的一些实施方式，所述铁渣粉的密度为4000kg/m3～4200kg/m3。
[0042]根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印悬浮浆料，其特征在于：包括以下制备原料：大理石粉、玄武岩粉、铁渣粉、纳米粘土、纤维素醚和速凝剂。2.根据权利要求1所述的3D打印悬浮浆料，其特征在于：包括以下质量分数的制备原料：大理石粉15％～25％、玄武岩粉15％～25％、铁渣粉5％～10％、纳米粘土2％～5％、速凝剂0.8％～1％、纤维素醚0.1％～0.5％。3.一种制备如权利要求1或2所述3D打印悬浮浆料的方法，其特征在于：包括以下步骤：将所述大理石粉、所述玄武岩粉、所述铁渣粉、所述纳米粘土、所述纤维素醚和所述速凝剂混合。4.一种如权利要求1或2所述的3D打印悬浮浆料在3D打印水泥预制件中的应用。5.一种水泥预制件，其特征在于：制备原料包括如权利要求1或2所述的3D打印悬浮浆料。6.根据权利要求5所述的水泥预制件，其特征在于：制备原料还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：何彦琪，蒋震，王军，刘斌，邓怡帆，李蒙强，笪俊伟，田青，
申请(专利权)人：中建西部建设股份有限公司，
类型：发明
国别省市：