[發明專利]3D打印多功能型MPC水泥基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201811373329.7
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109437824B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 馬國偉;趙亞楠;劉雄飛;張宇曉;王里
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34;C04B18/02;B33Y70/00;B33Y10/00;B28B1/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

1.一種3D打印多功能型MPC水泥基復合材料的制備方法，該方法包括下述步驟：

第一步，原料準備：

磷酸鹽組分：MgO在1750℃煅燒45min，篩選粒徑小于20μm；篩選高鐵粉煤灰粒徑在30-45μm之間，密度大于2.8g/cm³，摻量為MgO質量分數的20％-40％；磷酸二氫鉀分析純，摻量為MgO質量分數的75％；硼砂分析純，摻量為MgO質量分數的5-8％；碳纖維直徑7μm，長徑比為5:1，摻量為MgO質量分數的10％；

水：去離子水，摻量為MgO質量的30％；減水劑為聚羧酸減水劑，摻量為水質量的5-10％；

吸波劑：1)納米SiO₂，粒徑小于100nm，SiO₂摻量為硅藻土質量的40％-70％；2)硅藻土：將硅藻土磨細至直徑20μm以下，酸洗過濾后用去離子水清洗至中性，再將其在60℃烘干至絕干；

第二步，MPC水泥基材料制備：

1)陶粒燒制：將SiO₂、硅藻土混合均勻；加入水混合，之后進行高溫煅燒，制出粒徑為40～80μm的SiO₂和硅藻土均勻分布的陶粒；

2)打印型磷酸鎂水泥制備：對陶粒進行進行預濕，陶粒摻量為MgO的10％～30％；將水和減水劑混合均勻，形成水溶液；按照m_MgO:m_{高鐵粉煤灰}:m_{磷酸二氫鉀}:m_硼砂:m_水溶液＝1:0.4:0.75:0.05:0.3比例配制出1/4陶粒體積磷酸鎂水泥漿體，并迅速用配好的磷酸鎂水泥漿體與所有陶粒攪拌不少于3min，后將攪拌均勻材料均勻鋪至塑料板上并常溫養護15min，制備成磷酸鎂水泥均勻涂覆在陶粒表面的吸波顆粒；

將剩余組分材料與吸波顆粒攪拌混合均勻，至此多功能型MPC水泥基復合材料配制完成。

2.根據權利要求1所述的3D打印多功能型MPC水泥基復合材料的制備方法，其特征在于，所述減水劑的摻量為水質量的6％，硼砂摻量為MgO質量分數的6.5％。

3.根據權利要求1所述的3D打印多功能型MPC水泥基復合材料的制備方法，其特征在于，高鐵粉煤灰鐵含量以Fe₂O₃計，鐵含量為30％-35％。

4.一種3D打印多功能型MPC水泥基復合材料的使用方法，其特征在于，將權利要求1或2配制的多功能型磷酸鎂水泥漿體通過3D打印技術打印在混凝土表層，按照每層5.0±0.5mm/層方式打印厚度為20±0.5mm，形成磷酸鎂水泥表層；再在磷酸鎂水泥表層打印出具有紋理的表層；磷酸鎂水泥表層及具有紋理的表層在室外環境防水養護6h以上即可作為電磁防護層。

5.根據權利要求4所述的使用方法，其特征在于，所述具有紋理的表層為槽深3.5mm、間距4.5mm的“S型”紋理表層。