[發明專利]3D打印建筑砂漿工作性測試裝置及應用

有效

• 申請號: 201410558243.7
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104297103A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 楊錢榮;匡志平;李檢保;江傳德
• 申請（專利權）人: 上海利物寶建筑科技有限公司
• 主分類號: G01N11/06
• 分類號: G01N11/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明屬于建筑材料和建筑施工技術領域，尤其是涉及一種3D打印建筑砂漿工作性測試裝置及應用。

背景技術

3D打印是一種通過材料逐層添加制造三維物體的變革性、數字化增材制造技術，增材制造技術是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術，相對于傳統的材料去除一切削加工技術，是一種“自下而上”的制造方法。它將信息、材料、生物、控制等技術融合滲透。3D打印技術擅長解決個性化、復雜化、高難度的生產技術。

利用3D打印技術，不僅可以打印出小件的工藝品，甚至可以打印出汽車來，并且能夠應用于建筑領域。3D打印建筑技術的基本原理是利用3D打印技術建造房屋，和其他3D打印不同的是，它需要一個巨型的三維擠出機械，并且它擠出的是水泥砂漿或混凝土，通過與計算機相連接，將設計藍圖變成實物。雖然在概念上設計起來很簡單，但實際上實施起來相當復雜，要解決的技術問題非常多。3D打印建筑技術與傳統建筑相比，其優勢不僅體現在速度快一可比傳統建筑技術快10倍以上；不需要使用模板，可以大幅節約成本，并且具有低碳、綠色、環保的特點；不需要數量龐大的建筑工人，大大提高了生產效率；可以非常容易地打印出其他方式很難建造的高成本曲線建筑；可以打印出強度更高、質量更輕的混凝土建筑物；還可能改變建筑業的發展方向，更多地采用裝配式建筑。

由于建筑物自身的特點，3D打印建筑物的工藝和原材料不同一般3D打印，如工程塑料、光敏樹脂、鋁材料、鈦合金及橡膠類材料等不適宜用于打印建筑物。建筑物在打印制造過程中及制造完成后，對材料的施工性能、力學性能、功能性、耐久性和安全性以及經濟性等有特定的要求，就目前情況而言，水泥基材料依然是制造建筑物的首選，但并非所有水泥基材料都適合用作3D打印材料，結合3D制造技術的特點，用作3D打印的建筑材料必須具有以下特點：流態、可塑且變形可控，具有自凝、自硬性，有足夠的施工時間，各打印層之間緊密銜接、粘結良好且不留空隙，硬化漿體不收縮開裂，硬化后強度和熱工性能達到設計要求，同時這些材料應該是對人體無傷害、對環境無污染的。

基于以上特點，與傳統水泥混凝土相比，對3D打印建筑材料提出了更高、更全面地要求，性能也發生了巨大變化。傳統的水泥基建筑材料設計、制備方法和理論已不能適應新建造方式變化的需求，新型3D打印建筑材料的出現必然要求制定相應的性能測試和表征方法，然而，目前用于測試和表征傳統建筑材料工作性能的方法，如表征建筑砂漿和混凝土工作性的坍落度、擴展度、凝結時間、分層度、可泵性等方法，都不適宜用于表征3D打印建筑材料的工作性能。

3D打印建筑材料是3D打印建造技術的關鍵技術之一，其性能的優劣決定著整個建造技術的成敗，而建立起該材料的表征方法和評價體系是一切工作的基礎。目前，國內外3D打印建筑的施工技術和建筑材料的研究尚處于探索階段，還沒有可供借鑒的3D打印建筑材料的測試和表征方法，本發明提出的3D打印建筑材料工作性能的測試方法可彌補現有技術的空缺，為3D打印建筑的發展提供良好的技術基礎。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可表征3D打印建筑砂漿工作性的測試裝置及應用，為評價3D打印建筑材料的性能提供基礎。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

3D打印建筑砂漿工作性測試裝置，包括擠出裝置、支架及載荷，

所述的擠出裝置由注射筒體及與該注射筒體匹配的推桿組成，注射筒體內放置3D打印建筑砂漿，

所述的支架為上部帶圓環的錐形體，利用圓環固定擠出裝置，

所述的載荷設置在推桿的上端。

所述的擠出裝置由不銹鋼或鋁合金制成。

所述的注射筒體端部為開口倒圓錐體，所述的推桿上刻有精確到毫米的刻度。

所述的推桿的下端部安裝有橡膠或軟塑料密封圈。

所述的載荷為鐵塊，重量根據實際情況調整。

3D打印建筑砂漿工作性測試裝置可以用于測試3D打印建筑砂漿的擠出時間，采用以下步驟：

(1)將擠出裝置內壁清洗干凈并干燥，用刮刀將拌好的3D打印建筑砂漿填入裝置內部并用鐵棒插搗壓實砂漿；

(2)用濕抹布擦干凈注射筒體的筒口，控制3D打印建筑砂漿至少距筒口20mm，并在推桿密封圈上涂抹少量潤滑油，插入推桿至零刻度位置，在擠出筒體端部塞入橡皮塞防止打印砂漿流出；