3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法技术

本发明专利技术属于智能制造技术领域。具体涉及一种3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法，包括底模组件的组配工序、试件下端头的制作工序、套模组件的组配工序、底模组件和套模组件的组配工序、试件上端头的制作工序、以及养护和拆模工序。本申请采用工字型试件获得可测试3D打印混凝土界面张拉性能的界面层，试件几何构型易于实现张拉测试，合理的试件构型可提高在界面层破坏的概率，保证了测试效果和试验成功率。本申请通过模拟3D打印机喷嘴的挤出力、界面层的间隔时间等参数，进行试件的制作，可不使用3D打印设备制备浇筑试件，亦避免由于切割修整试件带来的界面层损伤、加工困难及测试误差大等问题。试误差大等问题。试误差大等问题。

【技术实现步骤摘要】
3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法


[0001]本专利技术属于智能制造
，具体涉及一种3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法。

技术介绍

[0002]3D打印混凝土技术是通过智能控制系统，按照预先设定的程序进行分层建造的施工工艺，所以在施工过程中会因混凝土凝结硬化程度的差异产生层间界面，层间界面的粘结性能直接关系到混凝土结构的整体质量，因此，为保证工程质量和结构安全，必须选用可对3D打印混凝土的层间界面性能进行科学评价的方法。
[0003]混凝土本就是抗拉强度较低的材料，如普通混凝土抗拉强度仅为抗压强度的二十分之一到十分之一。由于3D打印混凝土层间界面的存在，与打印路径垂直方向的张拉强度更低，而足够的界面张拉强度也是保证3D打印混凝土满足整体服役性能的关键指标之一。目前传统混凝土抗拉强度已有相应的测试方法，包括试件结构形式、成型模具和测试方法，但这些试件成型模具和测试方法并不能直接应用于3D打印混凝土界面粘结性能的张拉测试和评价，特别是试件的成型制备不可能采用与普通混凝土直接拉伸试验相同的方法，而从3D打印机打印出的实体结构中也很难通过钻芯等方式制作出满足传统测试方法要求的张拉试件，即使可以通过割取部分块体制作出满足张拉要求的试件形式，但因复杂的切割打磨处理过程不仅效率低、难以保证试件尺寸精度及表面平整度，更易造成试件的界面损伤，从而给测试结果带来较大误差。
[0004]因此，为能对3D打印混凝土界面粘结性能做出合理评价，从而为3D打印混凝土新材料研发和工程施工提供科学依据，有必要开发出试件结构形式合理、成型模具结构简单且能准确测试和评价3D打印混凝土界面粘结性能的整套试件成型和制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法，本申请能够不使用3D打印设备制备浇筑试件，亦避免由于切割修整试件带来的界面层损伤、加工困难及测试误差大等问题。
[0006]为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法，利用3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型模具进行测试试件的制作，测试试件包括试件上端头和试件下端头，所述试件上端头和所述试件下端头上下相对设置；所述试件上端头和所述试件下端头之间形成界面层；所述试件上端头、界面层和试件下端头整体呈工字型结构，所述3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型模具包括底模组件和套模组件，所述底模组件和套模组件上下相对设置，并通过第一连接单元连接；所述底模组件包括：底板；
对应设置在所述底板的两侧的底模前板和底模后板，所述底模前板和底模后板的内侧面形状与试件下端头的侧面形状相对应，所述底模前板和所述底模后板上设置有插接槽孔，所述底板上设置有与所述插接槽孔对应插接的插接凸台；底模隔板，在所述底模前板和底模后板上设置有至少两组对应的第一隔板卡槽，所述底模隔板匹配卡设在对应的两第一隔板卡槽内，且所述底模隔板的下端与所述底板贴合；以及第二连接单元，所述第二连接单元设置在所述底模前板和底模后板之间，所述第二连接单元用于底模前板、底模隔板和底模后板的固定；所述套模组件包括：套模前板；套模后板，所述套模前板和所述套模后板相对设置，所述套模前板和套模后板的内侧面形状与试件上端头的侧面形状相对应，在所述套模前板和套模后板上设置有至少两组对应的第二隔板卡槽；套模隔板，所述套模隔板匹配卡设在对应的两第二隔板卡槽内，且所述底模隔板和所述套模隔板一一上下对应贴合；以及第三连接单元，所述第三连接单元设置在所述套模前板和套模后板之间，所述第三连接单元用于套模前板、套模隔板和套模后板的固定；所述3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法包括以下步骤：步骤a：底模组件的组配将底板的插接凸台和底模前板的插接槽孔对位插接，将各底模隔板对位插设在所述底模前板的第一隔板卡槽内，将底模后板上的插接槽孔和第一隔板卡槽分别与底板和底模隔板对齐组配，通过第二连接单元将底模前板和底模后板连接固紧，完成底模组件的组配；步骤b：试件下端头的制作：将搅拌好的3D打印混凝土通过3D打印机喷嘴挤入底模或手工填入底模，直至3D打印混凝土填满并高于底模组件，用抹刀模拟3D打印机喷嘴压实并刮去多余的3D打印混凝土；步骤c：套模组件的组配将各套模隔板对应插设在套模前板的第二隔板卡槽内，再将套模后板的第二隔板卡槽与各套模隔板对齐组配，通过第三连接单元将套模前板和套模后板连接固紧，完成套模组件的组配；步骤d：底模组件和套模组件的组配通过第一连接单元将套模组件和底模组件连接固定，形成整个3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型模具；步骤e：试件上端头的制作依据对3D打印混凝土的打印料可建造性能的测试结果，待试件下端头形成的上部界面经过设计的打印时间间隔后，用3D打印机喷嘴往套模组件中挤入或手工填入3D打印混凝土，直至3D打印混凝土填满套模组件，用抹刀修整套模组件的上表面，用塑料膜覆盖上表面，完成试件上端头的制作；
步骤f：养护和拆模待混凝土达到拆模强度后，进行拆模处理，继续对测试试件进行养护，直至达到设定养护龄期要求，完成测试试件的制作。
[0007]根据本专利技术3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法，优选地，在步骤c中，所述套模组件组配完成后，将套模组件整体放置于底模组件上方；或在步骤c中，在套模组件组配过程中，先将套模前板与底模前板上下对位放置，再进行套模隔板和套模后板的组配。
[0008]根据本专利技术3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法，优选地，在所述套模前板和套模后板的底部外侧均设置有对接限位凸台，所述对接限位凸台的内侧面为向外倾斜的斜面，所述底模前板和所述底模后板上设置有与对接限位凸台的侧部对应的侧限位块；在步骤c中，套模前板和套模后板均通过对接限位凸台与底模组件定位。
[0009]根据本专利技术3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法，优选地，在所述底模前板和底模后板之间设置有至少两组第二连接单元；在所述底模前板和底模后板二者中，其中一者的两端均设置有第二连接卡槽，另一者上铰接设置有与第二连接卡槽对应的第二连接螺杆，所述第二连接螺杆的活动端对应卡设在所述第二连接卡槽内并通过第二连接螺母固紧；在步骤a中，待底模后板组配完成后，依次将各第二连接螺杆旋转至对应的第二连接卡槽中，先预紧再拧紧各第二连接螺母，完成底模组件的组配。
[0010]根据本专利技术3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法，优选地，在所述套模前板和套模后板之间设置有至少两组第三连接单元；在所述套模前板和套模后板二者中，其中一者的两端设置有第三连接卡槽，另一者上铰接设置有与第三连接卡槽对应的第三连接螺杆，所述第三连接螺杆的活动端对应卡设在所述第三连接卡槽内并通过第三连接螺母固紧；在步骤c中，待套模后板组配完成后，依次将各第三连接螺杆旋转至对应的第三连接卡槽中，先预紧再拧紧各第三连接螺母，完成套模组件的组配。
[0011]根据本专利技术3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法，优选地，所述套模前板和底模前板之间、所述套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法，其特征在于，利用3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型模具进行测试试件的制作，测试试件包括试件上端头和试件下端头，所述试件上端头和所述试件下端头上下相对设置；所述试件上端头和所述试件下端头之间形成界面层；所述试件上端头、界面层和试件下端头整体呈工字型结构，所述3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型模具包括底模组件和套模组件，所述底模组件和套模组件上下相对设置，并通过第一连接单元连接；所述底模组件包括：底板；对应设置在所述底板的两侧的底模前板和底模后板，所述底模前板和底模后板的内侧面形状与试件下端头的侧面形状相对应，所述底模前板和所述底模后板上设置有插接槽孔，所述底板上设置有与所述插接槽孔对应插接的插接凸台；底模隔板，在所述底模前板和底模后板上设置有至少两组对应的第一隔板卡槽，所述底模隔板匹配卡设在对应的两第一隔板卡槽内，且所述底模隔板的下端与所述底板贴合；以及第二连接单元，所述第二连接单元设置在所述底模前板和底模后板之间，所述第二连接单元用于底模前板、底模隔板和底模后板的固定；所述套模组件包括：套模前板；套模后板，所述套模前板和所述套模后板相对设置，所述套模前板和套模后板的内侧面形状与试件上端头的侧面形状相对应，在所述套模前板和套模后板上设置有至少两组对应的第二隔板卡槽；套模隔板，所述套模隔板匹配卡设在对应的两第二隔板卡槽内，且所述底模隔板和所述套模隔板一一上下对应贴合；以及第三连接单元，所述第三连接单元设置在所述套模前板和套模后板之间，所述第三连接单元用于套模前板、套模隔板和套模后板的固定；所述3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型方法包括以下步骤：步骤a：底模组件的组配将底板与底模前板之间的插接凸台和插接槽孔对位插接，将各底模隔板对位插设在所述底模前板的第一隔板卡槽内，将底模后板上的插接槽孔和第一隔板卡槽分别与底板和底模隔板对齐组配，通过第二连接单元将底模前板和底模后板连接固紧，完成底模组件的组配；步骤b：试件下端头的制作：将搅拌好的3D打印混凝土通过3D打印机喷嘴挤入底模或手工填入底模，直至3D打印混凝土填满并高于底模组件，用抹刀模拟3D打印机喷嘴压实并刮去多余的3D打印混凝土；步骤c：套模组件的组配将各套模隔板对应插设在套模前板的第二隔板卡槽内，再将套模后板的第二隔板卡槽与各套模隔板对齐组配，通过第三连接单元将套模前板和套模后板连接固紧，完成套模组件的组配；步骤d：底模组件和套模组件的组配
通过第一连接单元将套模组件和底模组件连接固定，形成整个3D打印混凝土界面张拉强度测试试件成型模具；步骤e：试件上端头的制作依据对3D打印混凝土的打印料可建造性能的测试结果，待试件下端头形成的上部界面经过设计的打印时间间隔后，用3D打印机喷嘴往套模组件中挤入或手工填入3D打印混凝土，直至3D打印混凝土填满套模组件，用抹刀修整套模组件的上表面，用塑料膜覆盖上表面，完成试件上端头的制作；步骤f：养护和拆模待混凝土达到拆模强度后，进行拆模处理，继续对测试试件进行养护，直至达到设定养护龄期要求，完成测试试件的制作。2.根据权利要求1所述的3D打印...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤寄予，冯虎，程站起，杨林，房栋，庞育阳，谷志强，魏东，郭奥飞，席义斌，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：