一种发光透水3D打印混凝土材料及其建造方法技术

本发明专利技术公开了一种发光透水3D打印混凝土材料，其原料重量配比为：胶凝材料32

【技术实现步骤摘要】
一种发光透水3D打印混凝土材料及其建造方法


[0001]本专利技术属于建筑材料和土建施工
，具体涉及一种发光透水3D打印混凝土材料及其建造方法。

技术介绍

[0002]透光混凝土是一种集混凝土力学性能和透光材料光学性能于一体的特殊材料，将透光材料与混凝土相结合，制成的一种具有半透明效果的混凝土。现阶段的透光混凝土多用于绿色建筑，建筑装饰领域。随着我国城市化建设的不断发展，景观建筑和路面结构路面越来越多，为避免阴雨环境城市内涝、植被被淹，提升海绵城市建造能力，透水混凝土材料近年成为研究热点(如公布号为CN218263311U的中国专利公开的基于透水混凝土施工的景观道路结构包括透水层，CN218322183U透水混凝土路面结构包括透水混凝土层，如公布号为CN215668837U的中国专利公开的透水混凝土路面砖中的砖体包括透水混凝土渗透层)。
[0003]目前制备透光混凝土的导光材料主要有光导纤维、树脂、玻璃、亚克力。树脂透光混凝土只能用于非承重构件，而光纤透光混凝土能够承受较大载荷。透光混凝土的制备工艺主要有两种：先植法和后植法(如公开号为CN102503261A的中国专利公开的水泥基透光材料，包括水泥基材料主体和在水泥基材料中均匀有序布置的光纤，如公开为CN103086660A中国专利公开的树脂导光混凝土由起导光作用的预制树脂单元和起基体作用的自密实水泥砂浆两部分组成，如公开号为CN104924497A的中国专利公开的树脂透明混凝土砌块的制作装置及方法)，各有优点，也都有一定的局限性。制备透水混凝土材料主要通过去除细骨料的方式增加混凝土的透水性能，同时通过改性剂提升聚合性及材料强度(如申请号为201910628383.X的中国专利是将多孔壳聚糖微球、玻璃纤维及京尼平溶液反应得到的微球
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纤维框架与高钙粉煤灰、粗骨料、减水剂、水泥、发泡剂、胶黏剂、水混合而制得，CN202211365848.5、CN202211231072.8)。
[0004]由于景观建筑和夜光工程的发展，发光树脂、长余辉材料用于透光透水混凝土成为一种新型技术发展趋势，利用发光树脂制作透水混凝土的研究方法也逐渐出现(如申请号为201711232824.1的中国专利公开的一种发光聚合物透水混凝土的生产方法中以聚氨酯树脂为胶粘剂，碎石和雨花石为骨料，长余辉光致发光粉为发光材料)。与透光混凝土相比，发光材料利用储能荧光原理使景观建筑更加节能环保，艺术美观。但上述各种材料的使用目前虽然有研究探索，但尚无成熟的技术和评估标准见诸报道。
[0005]由于3D打印可以信息化建模，机械化施工，适合各种环境下开展智能无人建造。现有的3D打印混凝土已经可以实现采用水泥基材料、地聚物材料和普通建材进行各种建造需求下的增材建造。利用透光和发光材料辅助混凝土结构实现光能储存和光线折射，增加城市景观可观赏性，成为节能环保的绿色智能建筑，成为现代建造发展趋势。
[0006]如何面向该技术需求研发可工业化机械化建造的新型绿色智能3D打印混凝土，同时解决打印基体的发光透光功能与强度、流动性等结构建造需求的技术矛盾，完成景观结构一体化数字化成型的绿色智能建造是本专利技术主要解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种发光透水3D打印混凝土材料及其建造方法，本专利技术提供的发光透水3D打印混凝土材料及其建造方法可同时解决打印基体的发光透光功能与强度、流动性等结构建造需求的技术矛盾，完成景观结构一体化数字化成型的绿色智能建造。
[0008]本专利技术提供的技术方案为：
[0009]一种发光透水3D打印混凝土材料，所述发光透水3D打印混凝土材料的原料重量配比为：胶凝材料32
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90份、水25
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53份、发光材料2
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25份、普通骨料5
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20份、透光骨料3
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29份、聚合改性材料2
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8份和增强增韧材料1
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7份。
[0010]本专利技术提供的发光透水3D打印混凝土材料能够用作同时满足光学性能、透水性能、力学性能的打印基材；并且具有优越的打印建造性能。
[0011]优选地，所述发光透水3D打印混凝土材料的原料重量配比为：胶凝材料70
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78份、水42
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52份、发光材料17
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25份、普通骨料20份、透光骨料7
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19份、聚合改性材料2.3
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5.05份和增强增韧材料1
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1.5份。通过优化原料质量配比，使各组分之间发挥更大的协同作用进一步其学性能、透水性能和力学性能。
[0012]所述胶凝材料选自硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、硅灰或粉煤灰中的一种或几种；所述发光材料选自聚苯乙烯树脂、长余辉稀土、纳米荧光粉或改性空心玻璃微珠中的一种或几种；所述透光材料选自玻璃微珠、聚氨酯树脂或亚克力中的一种或几种；所述骨料选自碎石、卵石、陶瓷、煤矸石或矿渣中的一种或几种；所述聚合改性材料选自减水剂、引气剂、缓凝剂或絮凝剂中的一种或几种；所述增强增韧材料选自玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维或PVA纤维中的一种或几种。
[0013]本专利技术还提供了一种发光透水3D打印混凝土材料的建造方法(或称之为绿色智能景观建筑建造方法)，所述建造方法包括：
[0014](1)根据景观建筑空间造型设计、透水性设计和光景观设计来确定打印基材的组成；
[0015](2)配制打印基材，按照增材建造材料制备流程进行打印基材制作；
[0016](3)在3D打印轮廓成型中，依据光景观设计按照预设空间布设方案将导光骨架定位置入，形成绿色景观建筑光学效果。
[0017]其中，打印基材的组成满足上述发光透水3D打印混凝土材料的原料重量配比。
[0018]其中，在步骤(2)中：进行挤料打印，按数字模型分层叠制，进行3D打印轮廓成型，制备出发光透水3D打印混凝土基体(简称为打印基体)结构。
[0019]在步骤(1)中，确定打印基材的组成的方法为：
[0020](1
‑
1)根据景观结构服役需求确定混凝土基准配比以；
[0021](1
‑
2)根据透光率和透水率对透光骨料和普通骨料的粒径和分布进行空间数字设计；
[0022](1
‑
3)根据发光时长要求确定发光材料类型和比例；
[0023](1
‑
4)根据景观建造空间造型设计和透水性设计确定增强增韧材料的类型和比例。
[0024]其中，可以根据建造性能进行优化和调整打印基材的组成
[0025]在步骤(2)中，配制打印基材的方法为：将胶凝材料、发光材料与普通骨料混合，加
入部分水搅拌；再加入透光骨料、增强增韧材料、聚合改性材料和另一部分水搅拌。
[0026]在步骤(2)中，以打印速度5
‑
200mm/s进行挤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光透水3D打印混凝土材料，其特征在于，所述发光透水3D打印混凝土材料的原料重量配比为：胶凝材料32
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90份、水25
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53份、发光材料2
‑
25份、普通骨料5
‑
20份、透光骨料3
‑
29份、聚合改性材料2
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8份和增强增韧材料1
‑
7份。2.根据权利要求1所述的发光透水3D打印混凝土材料，其特征在于，所述胶凝材料选自硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、硅灰或粉煤灰中的一种或几种；所述骨料选自碎石、卵石、陶瓷、煤矸石或矿渣中的一种或几种；所述聚合改性材料选自减水剂、引气剂、缓凝剂或絮凝剂中的一种或几种；所述增强增韧材料选自玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维或PVA纤维中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的发光透水3D打印混凝土材料，其特征在于，所述发光材料选自聚苯乙烯树脂、长余辉稀土、纳米荧光粉或改性空心玻璃微珠中的一种或几种；所述透光材料选自玻璃微珠、聚氨酯树脂或亚克力中的一种或几种。4.一种发光透水3D打印混凝土材料的建造方法，其特征在于，所述建造方法包括：(1)根据景观建筑空间造型设计、透水性设计和光景观设计来确定打印基材的组成；(2)配制打印基材，按照增材建造材料制备流程进行打印基材制作；(3)在3D打印轮廓成型中，依据光景观设计按照预设空间布设方案将导光骨架定位置入，形成绿色景观建筑光学效果。5.根据权利要求4所述的发光透水3D打印混凝土材料的建造方法，其特征在于，在步骤(1)中，确定打印基材的组成的方法为：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海龙，孙晓燕，
申请(专利权)人：灵砼科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：