一种3D打印钢骨混泥土墙体结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印钢骨混泥土墙体结构，包括由下至上依次打印成型的多个3D打印墙体单元，3D打印墙体单元包括：下打印层、上打印层和倾斜设置的钢筋骨架。本发明专利技术还公开一种3D打印钢骨混泥土墙体结构的制备方法，包括由下至上依次堆积成型多个3D打印墙体单元，每个3D打印墙体单元制作方法如下：先打印下打印层，斜向下插入下层钢筋骨架，并拔出一段距离，再打印上打印层，斜向下插入上层钢筋骨架，并拔出一段距离。与现有技术相比，采用本发明专利技术的方法制备的3D打印钢骨混泥土墙体结构，钢筋斜向布置，且利用可展收锚固件，提高钢筋与基体的粘结力，从而提高抗裂能力和整体受力性能。以粘性泥土为主要材料，具有良好的经济社会效益。益。益。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印钢骨混泥土墙体结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑构件
，尤其涉及一种3D打印钢骨混泥土墙体结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统的夯土墙建筑结构以粘性泥土浇筑或砖砌为主，接缝处难以密封，防水性能差。
[0003]现有技术中，3D打印墙体可代替传统的夯土墙建筑结构，能避免或减少接缝，且接缝间的防水密封性好。为了增加3D打印墙体的力学性能，现有技术中，公开了一种3D打印填充墙体，采用3D打印技术分别制作第一墙体部分和第二墙体部分，所述第一墙体部分和所述第二墙体部分内均锚固有水平钢筋，且所述水平钢筋的一端凸出并形成锚固端。即该3D打印墙体中包括水平锚固钢筋。
[0004]现有技术的不足在于，现有3D打印技术，只能放置水平钢筋水平锚固钢筋，若先放置竖向钢筋，再打印，竖向钢筋会对3D打印头造成干涉，而仅在墙体中放置水平钢筋，墙体的结构抗震性能较差。即，现有3D打印钢骨混泥土墙体结构不能使用竖向钢筋骨架增加结构的抗拉、抗弯和抗震性能，这是目前制约3D打印混凝土结构发展的瓶颈。
[0005]因此，实有必要提供一种新的3D打印钢骨混泥土墙体结构解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]（一）要解决的技术问题基于此，本专利技术提供了一种3D打印钢骨混泥土墙体结构及其制备方法，以解决通过现有3D打印技术制备的钢筋混凝土构件力学性能不佳的技术问题。
[0007]（二）技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种3D打印钢骨混泥土墙体结构，包括由下至上依次打印成型的多个3D打印墙体单元，每个所述3D打印墙体单元包括下打印层和位于所述下打印层上部的上打印层，所述下打印层内设有下层钢筋骨架，且所述下层钢筋骨架的两端分别伸出所述下打印层，所述上打印层内设有上层钢筋骨架，且所述上层钢筋骨架的两端分别伸出所述上打印层，所述下层钢筋骨架顶部向所述下打印层的一侧面倾斜；所述上层钢筋骨架顶部向所述上打印层的另一侧面倾斜；所述上层钢筋骨架包括钢筋和多个分别固定套设于所述钢筋上的可展收锚固件，所述可展收锚固件包括：连接环、限位连接体和锚固螺杆，所述连接环固定套设于所述钢筋上，所述限位连接体环绕所述连接环外侧壁设置，所述限位连接体包括铰接座，所述锚固螺杆与所述铰接座铰接，且所述限位连接体还包括用于限制所述锚固螺杆的旋转角度的提拉限位连接体和插入限位连接体。
[0008]优选的，所述下层钢筋骨架和上层钢筋骨架的结构相同。
[0009]优选的，多个可展收锚固件沿所述钢筋的长度方向间隔设置。
[0010]优选的，所述3D打印钢骨混泥土墙体结构整体为长方形板状，每个所述3D打印墙
体单元中包括多个下层钢筋骨架和多个上层钢筋骨架，多个所述下层钢筋骨架和多个所述上层钢筋骨架分别沿所述3D打印钢骨混泥土墙体结构的长度方向间隔设置，且同一个所述3D打印墙体单元中，所述下层钢筋骨架和上层钢筋骨架在水平面上错开设置。
[0011]优选的，所述锚固螺杆包括插入状态和提拉状态，所述锚固螺杆处于插入状态时，所述锚固螺杆与所述钢筋的夹角为A，30≤A≤60
°
，所述锚固螺杆处于提拉状态时，所述锚固螺杆与所述钢筋的夹角为B，A＜B≤90
°
。
[0012]优选的，所述铰接座远离所述连接环的一侧设有沿上下方向贯穿其上的竖向安装槽，所述提拉限位连接体位于所述竖向安装槽的底部，所述插入限位连接体固定于所述竖向安装槽的顶部，所述竖向安装槽内设有旋转轴，所述旋转轴位于所述提拉限位连接体和插入限位连接体之间，所述锚固螺杆经所述旋转轴与铰接座铰接，所述提拉限位连接体靠近所述锚固螺杆的一侧面为提拉限位面，所述插入限位连接体靠近所述锚固螺杆的一侧面为插入限位面，所述提拉限位面与所述钢筋的夹角为B，所述插入限位面与所述钢筋的夹角为A。
[0013]优选的，所述3D打印钢骨混泥土墙体结构的整体宽度为150
‑
250mm，所述3D打印钢骨混泥土墙体结构的整体高度为50
‑
60cm；相邻的所述下层钢筋骨架和上层钢筋骨架形成的竖向搭接长度为钢筋直径的6
‑
10倍。
[0014]优选的，所述下打印层和上打印层均由混泥土制成。
[0015]本专利技术还提出了一种3D打印钢骨混泥土墙体结构的制备方法，所述3D打印钢骨混泥土墙体结构的制备方法包括由下至上依次堆积成型多个所述3D打印墙体单元，每个3D打印墙体单元制作方法如下。
[0016]先打印所述下打印层，在所述下打印层打印完成且凝固前，斜向下插入所述下层钢筋骨架，所述下层钢筋骨架处于插入状态时，所述下层钢筋骨架中的所述可展收锚固件处于收回状态，将所述下层钢筋骨架插入至第一预设深度后，继续插入至第二预设深度；沿插入的反方向拔出所述下层钢筋骨架，所述下层钢筋骨架处于拔出状态时，所述下层钢筋骨架中的所述可展收锚固件处于展开状态；当所述下层钢筋骨架拔出至第一预设深度停止，该状态下，所述下层钢筋骨架顶部向所述下打印层的一侧面倾斜。
[0017]再打印所述上打印层，在所述上打印层打印完成且凝固前，斜向下插入所述上层钢筋骨架，所述上层钢筋骨架处于插入状态时，所述上层钢筋骨架中的所述可展收锚固件处于收回状态，将所述上层钢筋骨架插入至第一预设深度后，继续插入至第二预设深度；沿插入的反方向拔出所述上层钢筋骨架，所述上层钢筋骨架处于拔出状态时，所述上层钢筋骨架中的所述可展收锚固件处于展开状态；当所述上层钢筋骨架拔出至第一预设深度停止，该状态下，所述上层钢筋骨架顶部向所述上打印层的另一侧面倾斜。
[0018]通过控制所述下打印层、上打印层的深度、下层钢筋骨架、上层钢筋骨架的长度及插入方向，保证相邻的所述下层钢筋骨架和上层钢筋骨架达到预设的搭接长度。
[0019]优选的，所述3D打印钢骨混泥土墙体结构的制备方法还包括在成型多个所述3D打印墙体单元之前，依照所述3D打印钢骨混泥土墙体结构的外形设置对应的模具，在所述模具中堆积成型多个所述3D打印墙体单元。
[0020]（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术的3D打印钢骨混泥土墙体结构，基于拓扑优化及结构仿
生原理，本专利技术的3D打印钢骨混泥土墙体结构的结构，去除了应力较小部位，保留部位基本呈斜向分布，因此，钢筋呈斜向布置是提高结构的受力性能最合理的布置，且钢筋设置附加锚固结构可提高钢筋在基体内的锚固力，提高钢筋与结构的粘结力，从而提高抗裂能力和整体受力性能。且本专利技术以粘性泥土为主要材料，制备3D打印建筑材料可实现原材料就地取材，变废为宝，降低材料的碳排放，具有良好的经济社会效益。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为竖向布置钢筋剪力墙在地震荷载作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印钢骨混泥土墙体结构，其特征在于，包括由下至上依次打印成型的多个3D打印墙体单元，每个所述3D打印墙体单元包括下打印层和位于所述下打印层上部的上打印层，所述下打印层内设有下层钢筋骨架，且所述下层钢筋骨架的两端分别伸出所述下打印层，所述上打印层内设有上层钢筋骨架，且所述上层钢筋骨架的两端分别伸出所述上打印层，所述下层钢筋骨架顶部向所述下打印层的一侧面倾斜，所述上层钢筋骨架顶部向所述上打印层的另一侧面倾斜；所述上层钢筋骨架包括钢筋和多个分别固定套设于所述钢筋上的可展收锚固件，所述可展收锚固件包括：连接环、限位连接体和锚固螺杆，所述连接环固定套设于所述钢筋上，所述限位连接体环绕所述连接环外侧壁设置，所述限位连接体包括铰接座，所述锚固螺杆与所述铰接座铰接，且所述限位连接体还包括用于限制所述锚固螺杆的旋转角度的提拉限位连接体和插入限位连接体。2.根据权利要求1所述的3D打印钢骨混泥土墙体结构，其特征在于，所述下层钢筋骨架和上层钢筋骨架的结构相同。3.根据权利要求2所述的3D打印钢骨混泥土墙体结构，其特征在于，多个可展收锚固件沿所述钢筋的长度方向间隔设置。4.根据权利要求3所述的3D打印钢骨混泥土墙体结构，其特征在于，所述3D打印钢骨混泥土墙体结构整体为长方形板状，每个所述3D打印墙体单元中包括多个下层钢筋骨架和多个上层钢筋骨架，多个所述下层钢筋骨架和多个所述上层钢筋骨架分别沿所述3D打印钢骨混泥土墙体结构的长度方向间隔设置，且同一个所述3D打印墙体单元中，所述下层钢筋骨架和上层钢筋骨架在水平面上错开设置。5.根据权利要求4所述的3D打印钢骨混泥土墙体结构，其特征在于，所述锚固螺杆包括插入状态和提拉状态，所述锚固螺杆处于插入状态时，所述锚固螺杆与所述钢筋的夹角为A，30≤A≤60
°
，所述锚固螺杆处于提拉状态时，所述锚固螺杆与所述钢筋的夹角为B，A＜B≤90
°
。6.根据权利要求5所述的3D打印钢骨混泥土墙体结构，其特征在于，所述铰接座远离所述连接环的一侧设有沿上下方向贯穿其上的竖向安装槽，所述提拉限位连接体位于所述竖向安装槽的底部，所述插入限位连接体固定于所述竖向安装槽的顶部，所述竖向安装槽内设有旋转轴，所述旋转轴位于所述提拉限位连接体和插入限位连接体之间，所述锚固螺杆经所述旋转轴与铰接座铰接，所述提拉限位连接体靠近所述锚固螺杆的一侧面为提拉限位面，所述插入限位连接体靠近所述锚固螺杆的一侧面为插...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨瑛，李水生，周泉，李新星，谭亦高，刘宇奇，
申请(专利权)人：中国建筑第五工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：