[發(fā)明專利]一種3D打印用海水海砂混凝土材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911399177.2
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111153646A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖建莊;馬志鳴;丁陶;段珍華
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;B33Y70/10
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 陸惠中;王永偉

本發(fā)明提供一種用于3D打印用海水海砂混凝土材料的制備方法。本發(fā)明還提供了海水海砂混凝土制品及其制備方法。本發(fā)明充分利用了我國沿海地域豐富的海水和海砂資源，研究出一種新的3D打印用海水海砂混凝土材料，以解決海洋惡劣環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的綠色施工建造難題。將3D打印智能建造技術(shù)與海水海砂混凝土相結(jié)合，通過海水海砂混凝土配方的優(yōu)化設(shè)計，基于輔助膠凝材料復(fù)摻、合成塑料纖維增韌和外加劑調(diào)配，制備出滿足3D打印要求的海水海砂混凝土材料，未來可用于土木工程領(lǐng)域智能建造技術(shù)和海洋工程的發(fā)展，因此本發(fā)明的應(yīng)用具有較高的社會效益和現(xiàn)實意義，且該技術(shù)可以推廣到軍事工程中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于3D打印用海水海砂混凝土材料、海水海砂混凝土制品的制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，3D打印技術(shù)已在機(jī)械制造和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近些年3D打印技術(shù)在智能建造領(lǐng)域也有所發(fā)展，3D打印建造技術(shù)主要以混凝土材料作為打印“油墨”，根據(jù)程序參數(shù)設(shè)定，打印出滿足要求的混凝土制品，3D打印建造技術(shù)在異形構(gòu)件施工及嚴(yán)酷環(huán)境下無人建造等方面具有顯著優(yōu)勢，其節(jié)約了大量人力成本，保障了建筑從業(yè)人員的人身安全。隨著建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級需求和工業(yè)化技術(shù)的推廣，3D打印智能建造技術(shù)是未來建筑行業(yè)發(fā)展的重要發(fā)展方向。但是3D打印建造中存在一些必須解決的問題，如打印用混凝土材料的性能不匹配，以及不同打印油墨層間的粘結(jié)性能，這些嚴(yán)重影響了打印混凝土構(gòu)件的使用安全性，限制了3D打印建造技術(shù)的發(fā)展。因此急需研發(fā)適用于3D打印建造的混凝土材料，使其具有滿足智能建造要求的工作性能、力學(xué)性能和耐久性能。

我國地域遼闊，海岸線綿長，沿海地區(qū)具有豐富的海水和海砂資源。同時，由于自然資源的限制開采，天然砂石骨料供應(yīng)短缺，將海水和海砂作為建筑材料，并安全地應(yīng)用到建筑工程中是現(xiàn)階段建筑材料研究的熱點和難點；海水海砂混凝土在近海防護(hù)等軍工領(lǐng)域亦有廣泛的應(yīng)用前景。特別地，由于海水和海砂中含有豐富的氯離子，造成了制備的海水海砂混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕，使其耐久性迅速退化；但是氯鹽的摻入增加了混凝土的早期強(qiáng)度，在一定程度上對混凝土是有利的。如何克服海水海砂混凝土的弊端，充分利用其有利影響，是海水海砂混凝土研究和應(yīng)用中的難點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明聚焦土木工程技術(shù)和材料未來發(fā)展趨勢，將3D打印智能建造技術(shù)與海水海砂混凝土材料相結(jié)合，公開了一種3D打印用海水海砂混凝土材料、海水海砂混凝土制品及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明充分考慮不同材料的特異性和使用安全性，通過配合比的優(yōu)化設(shè)計，制備出滿足3D打印要求的海水海砂混凝土，并進(jìn)一步打印成型海水海砂混凝土制品(包括試件、型材及構(gòu)件)，具有優(yōu)異的耐久性能、力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)安全性能。

具體的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明第一個方面提供一種3D打印用海水海砂混凝土材料，以重量份計，包括以下組分：

水泥：100份；

活性珊瑚粉末：10-100份；

海水：30-150份；

海砂：100-600份；

合成纖維：0.5-20份；

可再分散乳膠粉：1-20份；

纖維素：0.1-4份；

聚羧酸減水劑：0.1-4份；

引氣劑：0.01-0.2份。

進(jìn)一步的，所述3D打印用海水海砂混凝土材料，以重量份計，包括以下組分：

水泥：100份；

活性珊瑚粉末：20-50份；

海水：40-90份；

海砂：200-500份；