一种基于碱渣的3D打印碱激发纤维混凝土及其制备方法和打印方法技术

本发明专利技术公开了一种基于碱渣的3D打印碱激发纤维混凝土及其制备方法和打印方法，该混凝土按照重量份数计，包括：具有碱激发活性的粉体：0.4～0.6份；细骨料：1～1.5份；碱激发剂：0.1～0.2份；纤维：0.008～0.03份；水：0.20～0.60份；碱激发剂为氢氧化钠溶液；具有碱激发活性的粉体由0.1～0.15份矿粉和0.3～0.45份碱渣组成。本发明专利技术提供的混凝土与打印机协调相容，保证打印过程中材料被连续挤出、不中断，堆积过程中结构稳定，其以碱渣作为主要原料，不仅满足3D打印的需求，还有效减少了水泥的用量，提高了固废利用率，还可以解决碱渣储存带来的占用土地，环境污染的问题，符合绿色环保的需求。的需求。的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碱渣的3D打印碱激发纤维混凝土及其制备方法和打印方法


[0001]本专利技术涉及工程材料
，尤其涉及一种基于碱渣的3D打印碱激发纤维混凝土及其制备方法和打印方法。

技术介绍

[0002]3D打印作为一项新兴技术，它通过打印机喷嘴进行材料挤出、堆积，打印出可复制、可控制的实体产品，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。与传统的制造技术相比较，3D打印技术具有节约劳动力及原材料，精度高，制造速度快等优势。
[0003]3D打印混凝土技术能够实现工程建造的快速化、智能化以及机械化，有利于降低劳动力资源浪费，充分贯彻我国“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念。然而，由于目前3D打印混凝土技术还处在探索阶段，受限于打印材料、设备和工艺，打印出的建筑结构往往无法配筋，这就导致结构中受弯构件强度不够。为了弥补钢筋缺失导致的3D打印混凝土结构性能不足，需要用于3D打印的混凝土材料具备高强、高韧等特点。因此在混凝土中掺加纤维得到的3D打印纤维混凝土可以在一定程度上解决抗弯性能不足的问题。
[0004]碱渣作为工业生产中制碱和碱处理过程中排放的碱性废渣，每年需要通过投入大量金钱和资源去进行处理。并且通过地表堆积的方式处理的碱渣，在经过沉积后会形成一片“白海”，造成周围环境的污染。因此将碱渣作为原料应用在混凝土中，不仅可以取代不可再生的天然石料，又可以提高混凝土的性能。还可以更加有效地利用，变废为宝，具有明显的社会效益和经济效益。

技术实现思路

[0005]针对上述
技术介绍
中的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于碱渣的3D打印碱激发纤维混凝土及其制备方法和打印方法。该3D打印纤维混凝土以碱渣为主要原料，不仅有效地减少水泥用量，还可以解决由碱渣储存带来的占用土地、环境污染问题，该纤维混凝土的可打印性能高、硬化速度快、粘结性好、强度高，具有良好的工程应用前景。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一方面，本专利技术提供一种基于碱渣的3D打印碱激发纤维混凝土，按照重量份数计，包括：
[0008]具有碱激发活性的粉体：0.4～0.6份；
[0009]细骨料：1～1.5份；
[0010]碱激发剂：0.1～0.2份；
[0011]纤维：0.008～0.03份；
[0012]水：0.20～0.60份；
[0013]其中，所述碱激发剂为氢氧化钠溶液；所述具有碱激发活性的粉体由0.1～0.15份矿粉和0.3～0.45份碱渣组成。
[0014]在某些具体的实施方式中，所述具有碱激发活性的粉体的重量份数为0.4份、0.42份、0.44份、0.46份、0.48份、0.50份、0.52份、0.54份、0.56份、0.58份、0.6份或它们之间的任意重量份数。
[0015]在某些具体的实施方式中，所述细骨料的重量份数为1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份或它们之间的任意重量份数。
[0016]在某些具体的实施方式中，所述碱激发剂的重量份数为0.10份、0.11份、0.12份、0.13份、0.14份、0.15份、0.16份、0.17份、0.18份、0.19份、0.20份或它们之间的任意重量份数。
[0017]在某些具体的实施方式中，所述纤维的重量份数为0.008份、0.01份、0.015份、0.020份、0.025份、0.03份或它们之间的任意重量份数。
[0018]在某些具体的实施方式中，所述水的重量份数为0.20份、0.25份、0.30份0.35份、0.40份、0.45份、0.50份、0.55份、0.60份或它们之间的任意重量份数。
[0019]在某些具体的实施方式中，所述具有碱激发活性的粉体中，所述矿粉的重量份数为0.1份、0.11份、0.12份、0.13份、0.14份、0.15份或它们之间的任意重量份数；所述碱渣的重量份数为0.3份、0.32份、0.34份、0.36份、0.38份、0.4份、0.41份、0.42份、0.43份、0.44份、0.45份或它们之间的任意重量份数。
[0020]作为优选地实施方式，所述氢氧化钠溶液的质量分数为17％～83％。
[0021]作为优选地实施方式，所述细骨料为石英砂；
[0022]优选地，所述细骨料由粗砂0.17～0.25份、中砂0.33～0.50份和细砂0.50～0.75份配比组成；
[0023]优选地，所述粗砂的粒径为380～830μm；所述中砂的粒径为212～380μm；所述细砂的粒径为109～212μm。
[0024]作为优选地实施方式，所述矿粉中的主要成分为氧化钙、二氧化硅和三氧化二铝；其中，氧化钙的含量为32％～49％，优选为36.3％；二氧化硅的含量为32％～41％，优选为37.1％；三氧化二铝的含量为6％～17％，优选为14.4％；
[0025]优选地，所述矿粉含水率为0.1％～0.15％，进一步优选为0.12％；
[0026]优选地，所述矿粉的比重为2.71～2.95g/cm3，进一步优选为2.87g/cm3；粒径为8～15μm，进一步优选为12.7μm；比表面积为400～500m2/kg。
[0027]作为优选地实施方式，所述碱渣中的主要成分为硫酸钙、碳酸钙、氯化钙、氧化钙、三氧化二铝和二氧化硅；其中，硫酸钙的含量为39.5％～49.7％，优选为45.6％；碳酸钙的含量为3.1％～9.4％，优选为3.9％；氯化钙的含量为7.1％～11.4％，优选为10.5％；氧化钙的含量为6.7％～14.3％，优选为10.3％；三氧化二铝的含量为1.7％～4.5％，优选为3.0％；二氧化硅的含量为6.4％～13.6％，优选为7.8％；
[0028]优选地，所述碱渣为经过烘干、破碎后粒径≤0.075mm的碱渣。
[0029]在本专利技术的技术方案中，碱渣的溶液呈碱性，pH值在10左右，由于碱渣粒度很细，使得碱渣比表面积很大，具有胶体性质。
[0030]作为优选地实施方式，所述纤维为聚丙烯纤维和钢纤维的组合物；
[0031]优选地，按质量份计，所述纤维为0.004～0.15份聚丙烯纤维和0.004～0.015份钢纤维的组合物；
[0032]优选地，所述聚丙烯纤维的直径为18～48μm，进一步优选为18μm，长度为6～15mm，进一步优选为10mm；
[0033]优选地，所述聚丙烯纤维的抗拉强度≥276MPa，弹性模量为3000～4000MPa，极限拉伸为15％～18％，进一步优选为15％；
[0034]优选地，所述钢纤维的直径为0.10～0.15mm，进一步优选为0.12mm，长度为6～10mm，进一步优选为6mm；
[0035]优选地，所述钢纤维的抗拉强度≥2700MPa。
[0036]在本专利技术的技术方案中，聚丙烯纤维和钢纤维的组合物用于提高构件强度，防止构件开裂。
[0037]又一方面，本专利技术提供上述基于碱渣的3D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碱渣的3D打印碱激发纤维混凝土，其特征在于，按照重量份数计，包括：具有碱激发活性的粉体：0.4～0.6份；细骨料：1～1.5份；碱激发剂：0.1～0.2份；纤维：0.008～0.03份；水：0.20～0.60份；其中，所述碱激发剂为氢氧化钠溶液；所述具有碱激发活性的粉体由0.1～0.15份矿粉和0.3～0.45份碱渣组成。2.根据权利要求1所述的3D打印碱激发纤维混凝土，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的质量分数为17％～83％。3.根据权利要求1所述的3D打印碱激发纤维混凝土，其特征在于，所述细骨料为石英砂；优选地，所述细骨料由粗砂0.17～0.25份、中砂0.33～0.50份和细砂0.50～0.75份配比组成；优选地，所述粗砂的粒径为380～830μm；所述中砂的粒径为212～380μm；所述细砂的粒径为109～212μm。4.根据权利要求1所述的3D打印碱激发纤维混凝土，其特征在于，所述矿粉中的主要成分为氧化钙、二氧化硅和三氧化二铝；其中，氧化钙的含量为32％～49％，优选为36.3％；二氧化硅的含量为32％～41％，优选为37.1％；三氧化二铝的含量为6％～17％，优选为14.4％；优选地，所述矿粉含水率为0.1％～0.15％，进一步优选为0.12％；优选地，所述矿粉的比重为2.71～2.95g/cm3，进一步优选为2.87g/cm3；粒径为8～15μm，进一步优选为12.7μm；比表面积为400～500m2/kg。5.根据权利要求1所述的3D打印碱激发纤维混凝土，其特征在于，所述碱渣中的主要成分为硫酸钙、碳酸钙、氯化钙、氧化钙、三氧化二铝和二氧化硅；其中，硫酸钙的含量为39.5％～49.7％，优选为45.6％；碳酸钙的含量为3.1％～9.4％，优选为3.9％；氯化钙的含量为7.1％～11.4％，优选为10.5％；氧化钙的含量为6.7％～14.3％，优选为10.3％；三氧化二铝的含量为1.7％～4.5％，优选为3.0％；二氧化硅的含量为6.4％～13.6％，优选为7.8％；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨烨凯，鲁鹏远，赵庆新，刘瑞晗，刘中宪，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：