[發(fā)明專(zhuān)利]一種適用于3D打印混凝土剪切力墻的材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910874356.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110540394B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹虎;毛巖鵬;單立福;仲?gòu)拇?/a>;李海燕;陳夢(mèng)龍;楊振華;王文龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東中巖建材科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B28/06
• 分類(lèi)號(hào): C04B28/06;B33Y70/10;B33Y10/00
• 代理公司: 北京市恒有知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩

本發(fā)明以硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、硅灰、生石灰、20?40目石英砂、50?80目石英砂、減水劑、緩凝劑、可分散性乳膠粉、聚丙烯短纖維和水作為原材料，通過(guò)調(diào)節(jié)膠凝材料、摻合料、骨料和外加劑的品種，制備得到具有力學(xué)強(qiáng)度高、初始流動(dòng)性好、打印施工便利，并達(dá)到高層建筑物對(duì)混凝土強(qiáng)度與耐久性能的要求，同時(shí)還要保證打印構(gòu)件的抗坍塌性及美觀性，適用于現(xiàn)澆施工作業(yè)3D打印混凝土材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水泥基建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于3D大于混凝土剪切力墻的材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著科技進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展，3D打印技術(shù)突飛猛進(jìn)，進(jìn)入制造行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。3D打印技術(shù)是指通過(guò)可以“打印”出真實(shí)三維物體的打印機(jī)，采用分層加工、疊加成型的方式逐層加材料來(lái)最終制造出立體實(shí)物。由于具體堆疊的形式有很多種，因此產(chǎn)生了多種3D打印工藝，每種工藝能夠打印的材料類(lèi)型也不相同，但是基本原理一樣，那就是“分層制造，逐層疊加”，也稱為“增材制造”。

建筑3D打印技術(shù)是3D打印技術(shù)的有益拓展，是建筑發(fā)展史上的重大轉(zhuǎn)折，更是綠色建筑領(lǐng)域的重大革新。其原理是在3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的應(yīng)用于水泥或混凝土施工的新技術(shù)，采用逐層堆疊加工技術(shù)生成建筑的方式，就能直接快速打印水泥異形構(gòu)件、建筑墻體、整體房屋。支撐建筑3D打印技術(shù)的關(guān)鍵核心技術(shù)為3D打印材料，尤其是水泥基3D打印材料，也稱打印油墨材料，該材料的本質(zhì)為一種具有快硬、早強(qiáng)、高強(qiáng)特性的建筑材料。據(jù)調(diào)研表明，目前，美國(guó)人采用樹(shù)脂砂漿類(lèi)、粘土類(lèi)、混凝土類(lèi)材料進(jìn)行了3D打印，荷蘭的專(zhuān)家已采用了樹(shù)脂和塑料類(lèi)的材料，我國(guó)諸多科研院所和企事業(yè)單位對(duì)3D打印基水泥材料進(jìn)行了研究，例如山東大學(xué)、中國(guó)建筑等，部分科研人員提出利用建筑物廢棄材料作為建筑3D打印材料的原料，與水泥、纖維和有機(jī)粘合劑等進(jìn)行混合，制成牙膏狀的“油墨”進(jìn)行打印。

就目前3D打印技術(shù)在建筑領(lǐng)域的發(fā)展和使用而言，在我國(guó)，建筑3D打印由于缺乏相應(yīng)的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)以及建筑3D打印安全性還有待商討，目前建筑3D打印所采用的材料還不成熟。現(xiàn)在各國(guó)試驗(yàn)的3D打印建筑多為1～2層。這樣的建筑材料抗壓強(qiáng)度可在1.5～3.5MPa就能使建筑物矗立。但要是打印材料能滿足多層甚至小高層建筑在7度地震烈度地區(qū)的安全要求，則適于建筑3D打印材料的最低抗壓強(qiáng)度要達(dá)到20.0MPa，要滿足高層、超高層建筑在相同地震烈度地區(qū)的安全要求，抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到35.0MPa以上，關(guān)于建筑3D打印材料的標(biāo)準(zhǔn)一直處于空白狀態(tài)，國(guó)外關(guān)于建筑3D打印的相關(guān)研究大部分是采用硅酸鹽水泥，然后添加外加劑進(jìn)行改進(jìn)，打印效果可以完全沒(méi)有任何問(wèn)題，但是打印材料的制作成本卻很高，全面的普及這樣的技術(shù)不現(xiàn)實(shí)。

現(xiàn)有的一般硅酸鹽水泥材料凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，通常凝結(jié)時(shí)間6～10小時(shí)，終凝時(shí)間24小時(shí)左右，通常不能滿足3D打印過(guò)程中材料在短時(shí)間內(nèi)快速凝結(jié)的性能要求；且水泥漿體一般呈流動(dòng)性，無(wú)法滿足3D打印過(guò)程中的豎直堆積性能。要想使水泥漿滿足打印要求，則需要添加大量地外加劑，這樣又會(huì)導(dǎo)致其成本大大增加，所以并不是建筑3D打印材料的最佳選擇。硫鋁酸鹽膠凝材料有一巨大優(yōu)勢(shì)就是速凝、快硬、早強(qiáng)。不同于其他水泥，硫鋁酸鹽水泥可以大大降低建筑3D打印材料制備的成本。如何利用硫鋁酸鹽與普通硅酸鹽水泥相結(jié)合膠凝材料，通過(guò)合適的外加劑改進(jìn)、骨料、制造低成本而高性能的建筑3D打印材料，是目前亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的難點(diǎn)，特提供一種適用于3D打印混凝土剪切力墻的材料，并提供其制備方法，具體的，通過(guò)調(diào)節(jié)膠凝材料、摻合料、骨料和外加劑的品種，制備得到具有力學(xué)強(qiáng)度高、初始流動(dòng)性好、打印施工便利，并達(dá)到高層建筑物對(duì)混凝土強(qiáng)度與耐久性能的要求，同時(shí)還要保證打印構(gòu)件的抗坍塌性及美觀性，適用于現(xiàn)澆施工作業(yè)3D打印混凝土材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明適用于3D打印混凝土剪切力墻的材料，由以下重量份原料制備而成：硅酸鹽水泥600-700份；硫鋁酸鹽水泥40-100份；硅灰60-120份；生石灰15-30份；20-40目石英砂490-750份；50-80目石英砂490-750份；減水劑8-10份；緩凝劑4-6份；可分散乳膠粉4-5份；聚丙烯短纖維3-5份；水300-330份。