一种3D打印水泥基太阳能光伏板支架及其制备方法技术

本发明专利技术涉及水泥基建筑材料技术领域，尤其是涉及一种3D打印水泥基太阳能光伏板支架及其制备方法，本发明专利技术支架采用水泥基材料经3D打印制备而成，可根据工程结构设计进行一次性打印制作，具有制作速度快、成型效果好、力学性能强、建造成本低的优点，可用于海洋、沙漠等特殊环境中光伏板的支设。环境中光伏板的支设。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印水泥基太阳能光伏板支架及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水泥基建筑材料
，尤其是涉及一种3D打印水泥基太阳能光伏板支架及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着新能源的日益普及，近年来光伏产业得到迅猛发展，沙漠、海洋、滩涂等地可进行太阳能光伏板的安装，从而满足基本电力需求。在新建光伏项目中，土建工程用到大量钢铁、水泥等建筑材料，其中光伏板支架需求量巨大。然而，现有技术中光伏板支架常采用钢铁材料，在高温、高盐等场合钢铁材料容易发生腐蚀破坏，使用和维护成本较高。
[0003]近年来3D打印技术不断发展成熟，可批量化生产预制构件，在水泥建材领域发展迅速，可大幅降低生产成本，并可根据构件性能要求进行个性化、差异化、复杂化施工，但现有技术中水泥基材料的3D打印施工大多用于房屋建造，尚未开发更多新领域。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种太阳能光伏板支架，该支架采用水泥基材料经3D打印制备而成，可根据工程结构设计进行一次性打印制作，具有制作速度快、成型效果好、力学性能强、建造成本低的优点，可用于海洋、沙漠等特殊环境中光伏板的支设。
[0005]本专利技术3D打印水泥基太阳能光伏板支架，具体的，由以下重量份原料组成：水泥500
‑
600份，石英粉100
‑
150份，碳化硅废料100
‑
200份，风积砂800
‑
1000份，水玻璃80
‑
120份，钢纤维50
‑
80份，聚乙二醇5
‑
10份，减水剂20
‑
30份，水150
‑
200份。
[0006]优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
[0007]优选的，所述石英粉粒径为600
‑
1000目。
[0008]优选的，所述碳化硅废料为回收硅片切割废渣经600
‑
700℃高温氧化并粉磨至粒径5
‑
10μm所得。
[0009]本专利技术采用水泥作为胶凝材料，并添加石英粉、碳化硅废料作为掺合料，水泥强度等级优选42.5等级或52.5等级，石英粉粒度更细，可有效发挥微填充效应，填充水泥水化产物孔隙，提高水泥基材料密实度；在太阳能光伏板生产过程中产生大量硅片切割废渣，目前该废渣尚属于工业固废被大量堆存或填埋，应用率很低，硅片切割废渣中含有大量活性硅，
其经高温氧化后变成高活性二氧化硅，可用于水泥基材料充当活性材料，本专利技术研究发现，碳化硅废料掺入水泥基材料后不仅具有火山灰活性，而且其会增加混合料浆体可塑性，有利于水泥基材料的3D打印制作，同时，本专利技术添加的石英粉属于惰性掺合料，相较于粉煤灰、矿粉等掺合料，其超细粒径更有利于提高混合料粘度，且惰性石英粉在产业碳化硅废料的水泥基混合料浆体中充当微骨架，协同提高混合料浆体的可打印性能，避免在3D打印制作过程中发生坍塌与变形。
[0010]优选的，所述风积砂粒径为0.05
‑
1.25mm，细度模数1.2
‑
1.4.风积砂主要成分以石英为主，颗粒很细，比表面积较大，且级配较差，较为松散，本专利技术将其替代天然河砂等作为细骨料，通过配合比调整使其满足3D打印制作要求，可节省大量天然资源，而且在内陆使用可做到就地取材。
[0011]优选的，所述水玻璃模数为2.4
‑
3.0。本专利技术添加高模数水玻璃作为原料，可提高浆体粘度，并可对碳化硅废料进行活性激发，提高支架力学性能和可3D打印性能。
[0012]优选的，所述钢纤维直径为0.1
‑
0.2mm，长度为5
‑
12mm。本专利技术太阳能光伏板支架采用水泥基材料属于脆性材料，在服役过程中容易受外界环境例如干湿循环、昼夜温差等影响发生劣化失效，且作为细长的太阳能光伏板支架构件需要良好的抗挠度和韧性，本专利技术结合力学性能和3D打印制作要求，选用钢纤维作为增韧材料，3D打印制作过程中混合料无流动性，恰好也消除了钢纤维在混凝土中易结团易沉降的问题。
[0013]优选的，所述减水剂为萘系减水剂、聚羧酸减水剂的至少一种。本专利技术胶凝材料总量高，添加减水剂可打破颗粒絮凝结构，降低水泥基材料用水量，并添加聚乙二醇作提高混合料浆体打印过程中的支撑效果，并使打印浆料具有合理的凝结时间，既满足3D打印前的开放时间，又满足3D打印后的凝固定型。
[0014]优选的，所述水为自来水。
[0015]本专利技术还涉及上述3D打印水泥基太阳能光伏板支架的制备方法，包括如下步骤：1）按重量份称取各原料，2）将聚乙二醇、减水剂、三乙醇胺、酒石酸加入水中搅拌均匀，得液料，3）将水泥、石英粉、风积砂混合均匀后，投入钢纤维强制搅拌均匀后，加入液料进行拌合均匀，得混合料，4）向混合料中依次加入碳化硅废料和水玻璃，混合均匀，即得。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术优势：1.本专利技术采用水泥基材料制备光伏板支架，环境适用范围广，2.添加碳化硅废料实现废物利用，降本增效，3.实现风积砂的利用，节约天然资源，4.支架力学性能好，耐久性强5.采用3D打印施工，快捷高效，成本低。
具体实施方式
[0017]对本专利技术3D打印水泥基太阳能光伏板支架技术效果进行检测，具体的，水泥采用P
·
O42.5普通硅酸盐水泥，石英粉粒径为800目，水玻璃模数3.0，对比例粉煤灰为二级粉煤灰，矿粉为S95级矿粉，利用3D打印机进行打印制作1
×1×
30cm竖直构件，观察成型情况，制
作4
×4×
16cm棱柱试件测试28d抗压强度，28d抗折强度。
[0018]实施例一
[0019]3D打印水泥基太阳能光伏板支架，由以下重量份原料组成：水泥520份，石英粉130份，碳化硅废料130份，风积砂900份，水玻璃100份，钢纤维60份，聚乙二醇8份，减水剂23份，水170份。
[0020]经检测，混合料浆体3D打印成型性好，竖直构件无坍塌变形与倾斜，试件28d抗压强度105.6MPa，28d抗折强度15.3MPa。
[0021]实施例二
[0022]3D打印水泥基太阳能光伏板支架，由以下重量份原料组成：水泥550份，石英粉120份，碳化硅废料150份，风积砂900份，水玻璃110份，钢纤维70份，聚乙二醇8份，减水剂26份，水180份。
[0023]经检测，混合料浆体3D打印成型性好，竖直构件无坍塌变形与倾斜，试件28d抗压强度122.5MPa，28d抗折强度17.8MPa。
[0024]对比例13D打印支架，由以下重量份原料组成：水泥550份，粉煤灰120份，碳化硅废料150份，风积砂900份，水玻璃110份，钢纤维70份，聚乙二醇8份，减水剂26份，水180份。
[0025]经检测，混合料浆体3D打印成型性差，竖直构件倾斜，试件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印水泥基太阳能光伏板支架，其特征在于，由以下重量份原料组成：水泥500
‑
600份，石英粉100
‑
150份，碳化硅废料100
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200份，风积砂800
‑
1000份，水玻璃80
‑
120份，钢纤维50
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80份，聚乙二醇5
‑
10份，减水剂20
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30份，水150
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200份。2.根据权利要求1所述的3D打印水泥基太阳能光伏板支架，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的3D打印水泥基太阳能光伏板支架，其特征在于，所述石英粉粒径为600
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1000目。4.根据权利要求1所述的3D打印水泥基太阳能光伏板支架，其特征在于，所述碳化硅废料为回收硅片切割废渣经600
‑
700℃高温氧化并粉磨至粒径5
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10μm所得。5.根据权利要求1所述的3D打印水泥基太阳能光伏板支架，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪思含，
申请(专利权)人：天津祥润金属制品有限公司，
类型：发明
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