【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑材料施工领域，具体涉及一种预应力纤维筋增强3d打印混凝土及其制备方法。
技术介绍
1、近几年3d打印技术迅速兴起，应用于各个领域，3d打印技术运用数字模型生成打印路径，将材料层层堆叠，形成预定的形状和结构，具有绿色环保、成本低、可设计性强、速度快等优点，目前3d打印技术在建筑领域的运用也越来越多。
2、3d打印混凝土比传统的混凝土施工速度更快，成本更低，所需技术人员更少，可以更加灵活地打印各种曲折复杂的几何形状，减少建筑物建造过程中的废料和碳排放，更加环保。
3、但3d打印混凝土建筑时往往只有混凝土这一单一材料，通过堆积的方式，层层打印，相邻层之间存在界面，层间结合力弱，力学性能不连续，当受到冲击时，层间率先受到破坏，容易出现损坏或者坍塌的现象，难以保证结构的安全性，存在安全隐患，需要通过对混凝土材料的研究改善这一缺陷。
4、预应力混凝土是在结构承受荷载之前，采用预先张拉的钢筋对其施加压应力，当混凝土结构受到弯拉荷载作用时，钢筋在混凝土中储备的预应力，可以抵消或减小外荷载产生的拉应力，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚。预应力技术可以有效提高混凝土的抗拉性能和抗裂性能，然而在3d打印混凝土中采用张拉钢筋的方式施加预应力，不仅增加成本，而且工艺不易控制，很难达到预期的增强效果。
5、热缩型纤维是一种环保的增强材料，替代钢筋，可以有效地减少混凝土结构中使用的钢筋数量，降低环境污染，更容易实现预期的增强效果。
技术实现思路>
1、本专利技术所要解决的技术问题提供一种预应力纤维筋增强3d打印混凝土及其制备方法。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
3、一种预应力纤维筋增强3d打印混凝土的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1、按比例称取原材料搅拌并混合均匀，得到混凝土浆体，原材料包括以下重量份的成分：水泥100份，矿物掺合料0-30份，砂50-200份，促凝剂1-8份，减水剂1-4份，消泡剂为1-4份，水灰比为0.18-0.30；将称取的水泥、矿物掺合料、砂和促凝剂先进行干混，混合均匀后加入水、减水剂、消泡剂等进行搅拌，形成均匀浆体；
5、步骤2、采用双打印头3d打印技术，其中一个打印头打印混凝土浆体，采用分层打印、叠加成形的打印方式，混凝土打印头的直径为10-40mm；另一个打印头导出连续热缩型纤维，双打印头并排前后布置，行进时，纤维打印头在前，混凝土打印头在后，混凝土打印头挤出的混凝土将纤维打印头导出的连续热缩型纤维覆盖包裹；
6、步骤3、混凝土打印完成后进行自然养护，环境温度范围为5-40℃，环境湿度范围为50-80％，直到混凝土达到终凝状态。
7、步骤4、混凝土成型后进行热养护。
8、进一步的，所述热缩型纤维的制备方法包括以下步骤：
9、步骤1.1、将100重量份的高收缩聚酯切片与0.1-20重量份的改性剂混合得到改性原料，所述的改性剂为聚合物晶须、无机盐晶须和微细无机粉末中的至少一种；
10、步骤1.2、将步骤1.1得到的改性原料及聚乙烯切片经60-70℃真空干燥后，以聚乙烯为皮层，改性原料为芯层进行皮芯复合纺丝，复合比为1：3-5，制得聚乙烯/聚酯皮芯复合纤维；设定聚乙烯进料螺杆和熔体管道温度为130℃，设定聚酯进料螺杆和熔体管道温度120-125℃，纺丝箱温度为125-130℃，侧吹风速度0.2-0.4m/s，纺丝速度500-800m/min，拉伸速度50-80m/min，拉伸温度110-120℃，拉伸倍数3-5倍。
11、步骤1.3、将步骤1.2得到的复合纤维进行第二次牵引拉伸，具体为：将复合纺丝机制得的复合纤维在25-40℃温度下冷却，在120-130℃温度下进行二次牵引拉伸，拉伸倍数为2-3倍，在25-40℃温度下冷却，得到热缩型纤维。
12、步骤1.4、对步骤1.3得到的纤维表面进行压痕处理，之后卷绕备用。
13、进一步的，所述的热养护温度为60-80℃，且对混凝土的热养护温度不低于预应力纤维筋的收缩温度，热养护时长为5-60min。
14、进一步的，所述的热养护的施加时间在混凝土终凝到3d龄期之间。
15、进一步的，所述的热养护方法为热水养护、蒸汽养护、高温炉养护和预埋电阻丝发热养护中的任意一种。
16、进一步的，所述砂的细度模数为2.8-1.5，含泥量<0.5％；所述减水剂为聚羧酸高效减水剂或三聚氰胺减水剂；所述消泡剂为非离子型硅聚醚消泡剂或干粉类有机硅氧烷类消泡剂；所述促凝剂为碳酸锂、甲酸钙、氯化锂、氯化钙和硫酸钠中的一种或几种的混合。
17、一种预应力纤维筋增强3d打印混凝土，由上述方法制备得到。
18、本专利技术的有益效果为：
19、本专利技术可以控制预应力纤维筋的分布，使其在混凝土中均匀连续地分布，避免过度添加或不均匀分布造成混凝土强度不均；本专利技术采用连续热缩型纤维作为预应力筋，植筋与打印同步进行，工艺简单；与可收缩的其他纤维相比，本专利技术采用的热缩型纤维的收缩温度低，能耗低，且操作简便；
20、对混凝土进行热养护后，热缩型纤维受热收缩带动混凝土收缩，定向对混凝土施加预应力，提高3d打印混凝土的弯拉承载能力和抗裂性能，可以有效地减少混凝土结构的开裂和脆化，从而提高其耐久性和使用寿命。
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1.预应力纤维筋增强3D打印混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的预应力纤维筋增强3D打印混凝土的制备方法，其特征在于，所述热缩型纤维的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的预应力纤维筋增强3D打印混凝土的制备方法，其特征在于，所述的热养护温度为60-80℃，且对混凝土的热养护温度不低于预应力纤维筋的收缩温度，热养护时长为5-60min。
4.根据权利要求1所述的预应力纤维筋增强3D打印混凝土的制备方法，其特征在于，步骤3中热养护的施加时间在混凝土终凝到3d龄期之间。
5.根据权利要求1所述的预应力纤维筋增强3D打印混凝土的制备方法，其特征在于，所述的热养护方法为热水养护、蒸汽养护、高温炉养护和预埋电阻丝发热养护中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的预应力纤维筋增强3D打印混凝土的制备方法，其特征在于，所述砂的细度模数为2.8-1.5，含泥量<0.5％；所述减水剂为聚羧酸高效减水剂或三聚氰胺减水剂；所述消泡剂为非离子型硅聚醚消泡剂或干粉类有机硅氧烷类消泡剂；所述促凝剂为碳
7.预应力纤维筋增强3D打印混凝土，其特征在于，由权利要求1-6中任一项所述方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.预应力纤维筋增强3d打印混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的预应力纤维筋增强3d打印混凝土的制备方法，其特征在于，所述热缩型纤维的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的预应力纤维筋增强3d打印混凝土的制备方法，其特征在于，所述的热养护温度为60-80℃，且对混凝土的热养护温度不低于预应力纤维筋的收缩温度，热养护时长为5-60min。
4.根据权利要求1所述的预应力纤维筋增强3d打印混凝土的制备方法，其特征在于，步骤3中热养护的施加时间在混凝土终凝到3d龄期之间。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴静，郑雪玲，杨文，丁庆军，王罗新，王桦，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：
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