用于逐层沉积混凝土的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于通过提供可挤出混凝土来逐层沉积混凝土的方法。将包含粘结剂材料和水的第一流以及包含载体材料、附加组分和水的第二流在静态混合器中混合以形成可挤出混凝土的第三流。所述第二流的材料具有比所述第一流的材料更短的初始凝固时间。所述第一流具有第一粘度V1并且所述第二流具有第二粘度V2，使得比率V1/V2在1/40至40的范围内。所述第三流具有比所述第一流和第二流的粘度更大的粘度以及比所述第一流和第二流的屈服应力更大的屈服应力。所述第三流的材料具有比所述第一流的初始凝固时间更短的初始凝固时间。本发明专利技术还涉及一种用于挤出混凝土、特别是用于逐层沉积混凝土的系统。积混凝土的系统。积混凝土的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于逐层沉积混凝土的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于通过提供在挤出前具有高流动性(高可泵送性)并且在挤出后具有低流动性(高可建造性)的可挤出混凝土来逐层沉积混凝土的方法。本专利技术还涉及一种用于逐层沉积混凝土的系统。

技术介绍

[0002]混凝土是一种广泛使用的建筑材料。随着矿物添加物和化学外掺料(外加剂，admixture)的普遍使用，已经提出了大量经优化的混合物和工艺以满足不同的需求。近几十年来，泵送已发展为混凝土施工中的一种不可或缺的技术。遗憾的是，在泵送过程期间和泵送过程后仍存在在新拌混凝土性能的要求方面的冲突。
[0003]为了获得混凝土的良好泵送性，需要良好的流动性保持。良好的流动性保持有益于降低泵送压力以及在经历(短暂)中断、例如由于材料进料延迟造成的短暂中断的情况下恢复泵送操作。另一方面，在模板浇铸中和在没有模板的建造方法中应达到优异的可建造性。可建造性被定义为材料在挤出例如打印后保持其形状而没有流动的能力。在模板浇铸中，需要良好的可建造性以避免在浇铸期间模板泄漏或过大的模板压力。这个要求在没有模板的建造方法如3D混凝土打印中为了避免挤出材料的变形或塌陷甚至更有挑战性。
[0004]清楚的是，这些要求(高流动性和良好的可建造性)是相互矛盾的。装置矛盾仍是挤出混凝土的最大挑战之一，特别是在混凝土的3D打印中。
[0005]已经提出了若干种外掺料以影响混凝土的流动性或可建造性。例如添加分散剂和(超)增塑剂以降低屈服应力和粘度，并且因此获得高流动性。添加缓凝剂以获得更大的初始凝固时间(初凝时间，initial setting time)(开放时间)。另一方面，已经在预混合材料中利用了添加粘度调节外掺料和促凝剂以分别用于提高粘度和屈服应力。此外，已经提出了添加纳米粘土以增强混凝土的触变性。
[0006]此外，已经提出了在喷嘴处将液体促凝剂添加到可挤出(可打印)材料中。然而，将液体促凝剂注入到新拌混凝土是复杂的。这样的混合步骤需要动态混合器。动态混合过程是复杂的，并且迄今为止，这样的方法不会导致均匀的混合。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的是提供一种避免了现有技术的问题的用于提供可挤出混凝土的方法。
[0008]本专利技术的另一个目的是提供一种用于逐层沉积混凝土的方法。
[0009]本专利技术的另一个目的是提供一种用于提供具有均匀组成的可挤出混凝土的方法。
[0010]本专利技术的另一个目的是提供一种用于提供可挤出混凝土的稳健方法，其不需要复杂的混合过程，不需要可移动部件，也不需要加压空气。
[0011]本专利技术的另一个目的是提供一种可挤出混凝土，其具有足以允许泵送的高流动性以及允许形成结构(体)、特别是3D结构(体)的高可建造性，。
[0012]本专利技术的另一个目的是提供一种通过在静态混合器中混合两个流来挤出混凝土的方法，其中与所述两个流的材料相比，经挤出的混凝土具有增大的粘度和/或增大的屈服应力和/或减少的初始凝固时间。
[0013]本专利技术的另一个目的是提供一种用于提供可挤出混凝土的方法，其允许使用用于凝固和/或硬化混凝土的促凝剂或碱激活剂(为液体形式或固体形式)。
[0014]本专利技术的另一个目的是提供一种用于逐层沉积混凝土的系统。
[0015]根据本专利技术的第一方面，提供了一种通过提供可挤出混凝土并且优选连续提供可挤出混凝土来逐层沉积混凝土的方法。所述方法包括以下步骤：
[0016]‑
将第一流和第二流供应到静态混合器中，优选地将第一流和第二流泵送到静态混合器中。第一流包含第一材料和水。第一材料包括粘结剂材料并且具有第一初始凝固时间T1。第一流具有在0.1Pa.s至60Pa.s范围内的第一粘度V1和第一屈服应力Y1。
[0017]第二流包含第二材料和水。第二材料包括包含粉状材料的载体材料和至少一种附加化合物(额外化合物，additional compound)。粉状材料优选地具有低于100μm的粒度，例如在0.1μm至100μm、1μm至100μm或10μm至100μm范围内的粒度。优选地，粉状材料具有低于100μm的平均粉末粒度，例如在0.1μm至100μm、1μm至100μm或10μm至100μm范围内的平均粒度。附加化合物是这样的化合物，当被添加到第一材料中而形成第一材料和附加化合物的混合物时，与第一初始凝固时间T1相比，其能够减少第一材料和附加化合物的混合物的初始凝固时间的化合物。
[0018]第二材料具有第二初始凝固时间T2。第二流具有在0.1Pa.s至60Pa.s范围内的第二粘度V2和第二屈服应力Y2。第一粘度V1和第二粘度V2限定在1/40至40范围内的比率V1/V2。第二初始凝固时间T2等于或大于第一初始凝固时间T1。优选地，第二初始凝固时间T2大于第一初始凝固时间T1。
[0019]‑
在静态混合器中将第一流和第二流混合以获得包含可挤出混凝土的第三流。第三流包含第一材料和第二材料的混合物以及水。第一材料和第二材料的混合物具有第三初始凝固时间T3。第三流具有第三粘度V3和第三屈服应力Y3。第三粘度V3大于第一粘度V1并且大于第二粘度V2。第三屈服应力Y3大于第一屈服应力Y1并且大于第二屈服应力Y2。第三初始凝固时间T3短于第一初始凝固时间T1。
[0020]‑
从静态混合器分配包含可挤出混凝土的第三流。
[0021]术语
‘
初始凝固时间
’
(也被称为
‘
初始固化时间
’
或
’
初始开放时间
’
)是指在将水(或碱激活的溶液)添加到材料或材料混合物中的时刻到糊料开始失去其塑性的时间之间经过的时间。出于本专利技术的目的，通过贯入阻力法(贯入法，penetration resistance method)来测定初始凝固时间。初始凝固时间是在将水(或碱激活的溶液)添加到材料或材料混合物中直到所形成的材料达到3.5N/mm2的贯入阻力之间经过的时间段。
[0022]第一初始凝固时间T1和第二初始凝固时间T2分别是在将水(或碱激活的溶液)添加到第一流的第一材料中、第二流的第二材料中到所形成的材料达到3.5N/mm2的贯入阻力的时刻之间经过的时间段。为了混合材料，使用标准的旋转混合器。
[0023]第三初始凝固时间T3是在将水添加到第一流的第一材料和第二流的第二材料的混合物中到所形成的糊料达到3.5N/mm2的贯入阻力之间经过的时间段。为了混合第一材料和第二材料，优选地使用标准的旋转混合器。
[0024]术语
‘
屈服应力
’
具体是指静态屈服应力，即引发流动所需的应力。静态屈服应力通过应力增长测试来测量。对于屈服应力的测量，使用具有若干个薄叶片的叶片主轴。为了测量屈服应力，在旋转流变仪上预设一个恒定的低速。在测量期间可以检测到的最大屈服应力为静态屈服应力。
[0025]优选地，第二初始凝固时间T2比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于逐层沉积混凝土的方法，所述方法包括通过以下方式提供可挤出混凝土：
‑
将第一流和第二流供应到静态混合器中，所述第一流包含第一材料和水，所述第一材料包括粘结剂材料并且具有第一初始凝固时间T1，所述第一流具有在0.1Pa.s至60Pa.s范围内的第一粘度V1和第一屈服应力Y1，所述第二流包含第二材料和水，所述第二材料包括包含粉状材料的载体材料和至少一种附加化合物，所述附加化合物是当被添加到所述第一材料中而形成所述第一材料和所述附加化合物的混合物时能够与所述第一初始凝固时间T1相比减少所述混合物的初始凝固时间的化合物，所述第二材料具有第二初始凝固时间T2，所述第二流具有在0.1Pa.s至60Pa.s范围内的第二粘度V2和第二屈服应力Y2，其中所述第一粘度V1和所述第二粘度V2限定在1/40至40范围内的比率V1/V2，并且其中所述第二初始凝固时间T2等于或大于所述第一初始凝固时间T1；
‑
在所述静态混合器中将所述第一流和所述第二流混合以获得包含所述可挤出混凝土的第三流，所述第三流包含所述第一材料和所述第二材料的混合物并且任选地包含水，所述第一材料和所述第二材料的所述混合物具有第三初始凝固时间T3，所述第三流具有第三粘度V3和第三屈服应力Y3，其中所述第三粘度V3大于所述第一粘度V1并且大于所述第二粘度V2，其中所述第三屈服应力Y3大于所述第一屈服应力Y1并且大于所述第二屈服应力Y2，并且其中所述第三初始凝固时间T3短于所述第一初始凝固时间T1；
‑
从所述静态混合器分配所述第三流。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过泵送将所述第一流和所述第二流供应到所述静态混合器中。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述载体材料包含平均粒度低于100μm的粉状材料。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第三初始凝固时间T3短于所述第一初始凝固时间T1的一半。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第三粘度V3为所述第一粘度V1的至少2倍或所述第二粘度V2的至少2倍，和/或其中所述第三屈服应力Y3为所述第一屈服应力Y1的至少200倍或所述第二屈服应力Y2的至少200倍。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述比率V1/V2在1/20至20的范围内。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述第一流以流量F1供应到所述静态混合器中，并且将所述第二流以流量F2供应到所述静态混合器中，其中所述比率F1/F2在1/10至10的范围内。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶亚欣，格特，
申请(专利权)人：根特大学，
类型：发明
国别省市：