[實用新型]一種實現(xiàn)預(yù)拌混合的混凝土3D打印噴頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721850190.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN207724569U
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁勇;陶亞欣;姜偉;姚旭朋;王孝云
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: B28C5/14
• 分類號: B28C5/14;B28B3/22;B28B1/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本實用新型涉及一種實現(xiàn)預(yù)拌混合的混凝土3D打印噴頭，包括驅(qū)動機構(gòu)、預(yù)拌混合機構(gòu)、噴頭殼體和打印噴嘴(9)，所述預(yù)拌混合機構(gòu)設(shè)置于噴頭殼體內(nèi)，所述驅(qū)動機構(gòu)與預(yù)拌混合機構(gòu)連接，所述打印噴嘴(9)連接于噴頭殼體端部，所述噴頭殼體上設(shè)置有混凝土入料管(4)和速凝劑入料管(5)，所述預(yù)拌混合機構(gòu)包括同軸連接的混合攪拌件(6)和擠出螺旋(7)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有提高打印效率等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于土木工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種實現(xiàn)預(yù)拌混合的混凝土3D打印噴頭。

背景技術(shù)

混凝土是當(dāng)代建筑中使用量最大、范圍最廣的建筑材料，其發(fā)展有200年的歷史，已成為當(dāng)代社會使用量巨大的建筑工程材料，對建筑工程貢獻巨大。但是，傳統(tǒng)建筑技術(shù)中，混凝土的使用又會產(chǎn)生很高比例的建筑垃圾。中國每年會產(chǎn)生約6億噸的建筑垃圾，加之人力成本的增加，作為混凝土使用量極高的建筑行業(yè)將迎來一次巨大的挑戰(zhàn)。所以，需要在建筑行業(yè)中，開發(fā)一種新型的施工材料及施工技術(shù)替代傳統(tǒng)的施工工藝，從而減少以混凝土為主的建筑垃圾的生成量。近年來，新興的結(jié)合了3D打印技術(shù)的3D打印混凝土及其施工技術(shù)的出現(xiàn)，成為建筑領(lǐng)域的一大創(chuàng)新，以增材制造為主要特點來減少混凝土類建筑垃圾的生成量，必將掀起未來建筑領(lǐng)域的技術(shù)革命。

目前混凝土澆筑工藝中，普遍使用模筑法進行澆筑。模筑法是通過在澆筑混凝土之前按照混凝土構(gòu)件的外形尺寸架立模板，再向模板中澆筑混凝土并進行振搗，從而使得混凝土在模板的約束下形成預(yù)期的構(gòu)件尺寸。隨著模板內(nèi)混凝土的水化反應(yīng)的進行，混凝土的強度隨時間推移不斷提高，當(dāng)混凝土達到一定強度后，可將模板拆除，獲得表面平整度較高的混凝土構(gòu)件。但采用模筑法具有一系列尚待改進之處：(1)模板的搭建需要耗費大量的人力，機械化程度低，施工效率慢；(2)模板由于尺寸形狀固定，難以完成外形復(fù)雜的混凝土構(gòu)件的澆筑；(3)模板周轉(zhuǎn)易耗損，帶來材料的消耗與浪費。

目前出現(xiàn)的3D打印混凝土技術(shù)有效地克服了上述模筑混凝土工藝的缺陷。3D打印混凝土技術(shù)是在無模板的情況下，將混凝土通過分層打印，逐層疊加的方式運用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的建造。基本的打印過程是將構(gòu)件的三維模型在軟件中進行切割分層，從而得到不同層的二維數(shù)據(jù)，再依據(jù)不同層的二維數(shù)據(jù)進行混凝土打印頭的定位和移動，并在打印頭的移動的過程中進行混凝土的打印，從而通過逐層打印，分層堆疊的機械化施工方式完成混凝土構(gòu)件的建造。相比模筑法混凝土，3D打印混凝土具有以下優(yōu)勢：(1)機械化與自動化程度高，大量節(jié)省了人工，顯著提高施工效率；(2)不需要額外進行模板支護，減少了施工的工作量，縮短施工時間；(3)可完成復(fù)雜幾何外形的混凝土構(gòu)件的建造。

然而，傳統(tǒng)3D打印混凝土技術(shù)的混凝土擠出后，不能快速成型，強度發(fā)展慢，打印速率不高，打印結(jié)構(gòu)承載力不足，易發(fā)生塑性坍塌。這主要原因是由于打印混凝土在傳統(tǒng)的設(shè)備中難以同時滿足泵送性和可建造性兩方面的要求。傳統(tǒng)混凝土打印設(shè)備中，混凝土打印頭通過高壓輸送管直接與混凝土輸送泵相連，混凝土的流變性能從在整個輸送過程中(包括混凝土從輸送泵到高壓管最后從打印頭擠出)都不發(fā)生顯著變化。而在輸送過程中，混凝土需要有較高的流動性，從而減小泵送壓力、增加泵送長度、避免堵管爆管等現(xiàn)象產(chǎn)生；在從打印頭出口處，混凝土又需要有較低的流動性，從而保證打印出的各層具備一定的承載力，避免發(fā)生塑性坍塌。目前的3D混凝土打印設(shè)備無法同時滿足兩方面的要求，從而導(dǎo)致了打印出的混凝土構(gòu)件力學(xué)性能不能滿足預(yù)期。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種實現(xiàn)預(yù)拌混合的混凝土3D打印噴頭。

本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種實現(xiàn)預(yù)拌混合的混凝土3D打印噴頭，包括驅(qū)動機構(gòu)、預(yù)拌混合機構(gòu)、噴頭殼體和打印噴嘴，所述預(yù)拌混合機構(gòu)設(shè)置于噴頭殼體內(nèi)，所述驅(qū)動機構(gòu)與預(yù)拌混合機構(gòu)連接，所述打印噴嘴連接于噴頭殼體端部，所述噴頭殼體上設(shè)置有混凝土入料管和速凝劑入料管，所述預(yù)拌混合機構(gòu)包括同軸連接的混合攪拌件和擠出螺旋。