3D打印混凝土水泥及其制备方法技术

一种3D打印混凝土水泥及其制备方法，3D打印混凝土水泥凝结时间快、强度高且不易开裂，包括氟铝酸盐水泥熟料、钢渣、硝酸钙、碱木素、水泥触变润滑剂和微膨胀剂，其中氟铝酸盐水泥熟料的重量组分为60

【技术实现步骤摘要】
3D打印混凝土水泥及其制备方法


[0001]本专利技术涉及3D建筑打印材料领域，具体涉及一种3D打印混凝土水泥及其制备方法。

技术介绍

[0002]3D打印混凝土技术是将3D打印技术与混凝土领域的技术相结合而产生的新型应用技术，其主要原理是将混凝土构件利用计算机进行3D建模和分割生成三维信息，然后将配制好的混凝土混合物通过挤出装置，按照设定好的程序，通过机械控制，由喷嘴挤出进行打印，最后得到混凝土构件。3D打印混凝土是一种新型的混凝土无模成型技术，既具有自密实混凝土的无需振捣的优点，也具有喷射混凝土便于制造繁杂构件的优点。
[0003]3D打印混凝土对水泥的凝结时间和早期强度提出了特定的要求，普通硅酸盐水泥在强度，凝结时间等方面可能无法达到3D打印的要求，目前3D打印混凝土多用硫铝酸盐水泥或者铝酸盐改性硅酸盐水泥等获得更快的凝结时间和更好的早期强度。氟铝酸盐水泥是以矾土、石灰石、萤石经配料煅烧得到以氟铝酸钙为主要矿物的熟料，在与石膏一起磨细而成的水泥称为快硬氟铝酸盐水泥，其具有凝结时间快，强度增长以小时计算的一种超快硬水泥，有“小时水泥”之称。氟铝酸盐水泥熟料凝结时间很快，在使用石膏作为缓凝剂时，最初的水化产物为钙矾石，且石膏用量较大，通常达到10
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20％。由于钙矾石形成需要32个结晶水，且石膏用量是硅酸盐水泥的3
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5倍，因此其需水量较大，这在一定程度上降低了氟铝酸盐的最终强度，且增加了氟铝酸盐水泥的开裂风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的3D打印混凝土水泥凝结时间慢、强度低、易开裂的缺陷，提供一种3D打印混凝土水泥及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种3D打印混凝土水泥，包括氟铝酸盐水泥熟料、钢渣、硝酸钙、碱木素、水泥触变润滑剂和微膨胀剂，其中氟铝酸盐水泥熟料的重量组分为60
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65份，钢渣的重量组分为30
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35份，硝酸钙的重量组分为3
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5份，碱木素的重量组分为3
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5份，水泥触变润滑剂的重量组分为0.05
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0.2份，微膨胀剂的重量组分为0.03
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0.1份。
[0007]优选的，所述水泥触变润滑剂为硬脂酸锌或松香酸钠。
[0008]优选的，所述微膨胀剂为钙矾石、偶氮二甲酰胺、UEA或AEA膨胀剂中的一种或多种。
[0009]优选的，比表面积在500
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600m2/kg。
[0010]优选的，所述氟铝酸盐水泥熟料的1h强度为28MPa，28d强度为52MPa。
[0011]优选的，所述硝酸钙的纯度为98％。
[0012]优选的，所述碱木素的还原糖含量为5％。
[0013]优选的，所述钢渣的碱度为3.2，比表面积为500m2/Kg。
[0014]本专利技术还提供一种3D打印混凝土水泥的制备方法，包括以下步骤：
[0015]S1粉碎：将氟铝酸盐水泥熟料和钢渣一起粉碎得到混合粉末，其中氟铝酸盐水泥熟料的重量组分为60
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65份，钢渣的重量组分为30
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35份；
[0016]S2粉磨：将硝酸钙、碱木素、水泥触变润滑剂和微膨胀剂加入步骤S1中的混合粉末，使用开路球磨机粉磨，其中，硝酸钙的重量组分为3
‑
5份，碱木素的重量组分为3
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5份，水泥触变润滑剂的重量组分为0.05
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0.2份，微膨胀剂的重量组分为0.03
‑
0.1份。
[0017]优选的，步骤S1中的混合粉末粒径为2
‑
3mm，步骤S2中粉磨后得到的水泥比表面积在500
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600m2/kg。
[0018]本专利技术的3D打印混凝土水泥，凝结时间快、强度高且不易开裂，采用硝酸钙和碱木素作为调凝剂，利用硝酸根和还原糖抑制C11A7
·
CaF2的快速水化，能够使水泥的初凝时间达到15min左右，在不使用石膏的情况下，水化时钙矾石的量大幅度降低，水泥的需水量随之降低，加之碱木素具有一定的减水作用，硝酸钙和碱木素皆对浆体的流动性有一定的促进作用，因此更换了调凝剂的氟铝酸盐水泥需水量大幅度降低，开裂风险降低，水胶比的降低使得氟铝酸盐水泥的最终强度得到大幅度提升；氟铝酸盐水泥熟料掺入转炉钢渣，不仅能够减少氟铝酸盐水泥熟料的用料降低生产成本，而且避免氟铝酸盐水泥容易粘磨的问题。
具体实施方式
[0019]以下结合实施例，进一步说明本专利技术的3D打印混凝土水泥的具体实施方式。本专利技术的3D打印混凝土水泥不限于以下实施例的描述。
[0020]本专利技术的一种3D打印混凝土水泥，包括氟铝酸盐水泥熟料、钢渣、硝酸钙、碱木素、水泥触变润滑剂和微膨胀剂，其中氟铝酸盐水泥熟料的重量组分为60
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65份，钢渣的重量组分为30
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35份，硝酸钙的重量组分为3
‑
5份，碱木素的重量组分为3
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5份，水泥触变润滑剂的重量组分为0.05
‑
0.2份，微膨胀剂的重量组分为0.03
‑
0.1份。
[0021]采用硝酸钙和碱木素作为调凝剂，利用硝酸根和还原糖抑制C11A7
·
CaF2的快速水化，能够使水泥的初凝时间达到15min左右，在不使用石膏的情况下，水化时钙矾石的量大幅度降低，水泥的需水量随之降低，加之碱木素具有一定的减水作用，硝酸钙和碱木素皆对浆体的流动性有一定的促进作用，因此更换了调凝剂的氟铝酸盐水泥需水量大幅度降低，开裂风险降低，水胶比的降低使得氟铝酸盐水泥的最终强度得到大幅度提升；氟铝酸盐水泥熟料掺入转炉钢渣，不仅能够减少氟铝酸盐水泥熟料的用料降低生产成本，而且避免氟铝酸盐水泥容易粘磨的问题。
[0022]本专利技术的一种3D打印混凝土水泥的制备方法，按配比要求准确称量各个组分，按以下步骤制备：
[0023]S1粉碎：将氟铝酸盐水泥熟料和钢渣一起粉碎得到混合粉末，其中氟铝酸盐水泥熟料的重量组分为60
‑
65份，钢渣的重量组分为30
‑
35份；由于氟铝酸盐水泥熟料价格较高，且易吸水，导致粉磨时容易粘磨，因此掺入30％的转炉钢渣，一方面降低了生产成本，另一方面钢渣颗粒自身较高的本征强度以及与氟铝酸盐水泥熟料颗粒的粒度分布优化进一步提升了水泥的性能。优选的，粉碎得到的混合粉末粒径为2
‑
3mm。
[0024]S2粉磨：将硝酸钙、碱木素加入步骤S1中的混合粉末，使用开路球磨机粉磨，其中，
硝酸钙的重量组分为3
‑
5份，碱木素的重量组分为3
‑
5份。将混合粉末和硝酸钙、碱木素一起，经计量系统按配比要求称重后送入水泥磨，优选的，为保证水泥的粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印混凝土水泥，其特征在于，包括氟铝酸盐水泥熟料、钢渣、硝酸钙、碱木素、水泥触变润滑剂和微膨胀剂，其中氟铝酸盐水泥熟料的重量组分为60
‑
65份，钢渣的重量组分为30
‑
35份，硝酸钙的重量组分为3
‑
5份，碱木素的重量组分为3
‑
5份，水泥触变润滑剂的重量组分为0.05
‑
0.2份，微膨胀剂的重量组分为0.03
‑
0.1份。2.根据权利要求1所述的3D打印混凝土水泥，其特征在于，所述水泥触变润滑剂为硬脂酸锌或松香酸钠。3.根据权利要求1所述的3D打印混凝土水泥，其特征在于，所述微膨胀剂为钙矾石、偶氮二甲酰胺、UEA或AEA膨胀剂中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的3D打印混凝土水泥，其特征在于，比表面积在500
‑
600m2/kg。5.根据权利要求1所述的3D打印混凝土水泥，其特征在于，所述氟铝酸盐水泥熟料的1h强度为28MPa，28d强度为52MPa。6.根据权利要求1所述的3D打印混凝土水泥，其特征在于，所述硝酸钙的纯度为98％...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋旭峰，
申请(专利权)人：博湃建筑科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：