[發明專利]一種3D打印高強水泥基材料及摻合料最佳配比的確定方法

有效

• 申請號: 202010013673.6
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111205062B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 張洪萍;武國貴;劉亞玲;王萬月;趙致藝;韓云山;董彥莉;張兆鵬;張曉雙;孟繁敏
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34;B33Y70/10;G01N33/38
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種3D打印高強水泥基材料及摻合料最佳配比的確定方法。本發明解決了目前確定水泥基復合材料配合比的方法存在主觀性強、科學性欠佳的弊端，根據本申請的方法能夠獲得性能優越的3D打印高強水泥基材料，且該方法簡單易操作，使用該方法確定的水泥基礦物摻合料最佳配比的方法更為科學客觀，能有效提高水泥基復合材料的綜合性能(抗壓性能，流動性能等)，同時也能提高原料的使用率，利于水泥基材料的可持續發展。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種3D打印高強水泥基材料及摻合料最佳配比的確定方法。

背景技術

3D打印技術從產生以來就因其簡便且快捷的特點引起了全社會的極大關注，同時也得到了迅猛的發展，所涉及的領域非常之廣，其中就包括建筑領域。3D打印技術在建筑行業具有極大的應用前景，其中強度較低是阻礙3D打印技術不能廣泛用在建筑業的一個主要原因。

高強水泥基復合材料是一類強度高、耐久性能優異的新型水泥基材料，常用的原料為磷酸鹽水泥，磷酸鹽水泥具有凝結速度快、粘結強度和早期強度較高的特點，非常適合作為3D打印的基材。然而，磷酸鹽水泥存在著后期強度倒縮的缺點，理論上認為，摻入活性摻合料不僅可以解決磷酸鹽水泥后期強度倒縮問題，而且將幾種摻合料復摻還能形成一定的顆粒級配，進而提高水泥基的性能。

對原材料顆粒之間的堆積進行優化是獲得活性摻合料最佳配比從而獲得高強的主要措施之一。例如采用最小需水量法，但采用最小需水量法進行試配時是依據拌合物狀態通過肉眼觀察來判定試驗終點，存在很強的主觀性，使得試驗方法缺乏一定的科學性，也不可避免地給試驗帶來較大的誤差，由于按照最小基本需水量法所得到的配合比存在很多的主觀因素，也就無法保證使用該配合比所制備的水泥基材料的性能是否為最佳。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種3D打印高強水泥基材料及摻合料最佳配比的確定方法。本發明提供的確定方法解決了目前最小基本需水量確定水泥基復合材料配合比時主觀性強、科學性欠佳的弊端，能夠獲得性能優越的3D打印高強水泥基材料。

為了實現上述發明的目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種3D打印高強水泥基材料摻合料最佳配比的確定方法，所述摻合料包括粉煤灰和礦渣，包括以下步驟：

將磷酸鹽水泥與不同摻量的粉煤灰混合，得到二元體系，加入不同的水量，利用液塑限聯合測定儀測定所述二元體系，當所述液塑限聯合測定儀的錐尖下沉深度為6～20mm時，根據每個二元體系所對應的不同含水量，找到含水量最小的二元體系，從而間接獲得最小需水量的相應的信息，從而得到粉煤灰的最佳摻量；

固定所述粉煤灰和磷酸鹽水泥的比例，與礦渣混合，得到三元體系，加入不同的水量，利用液塑限聯合測定儀測定所述三元體系，當所述液塑限聯合測定儀的錐尖下沉深度為6～20mm時，根據每個三元體系所對應的不同含水量，找到含水量最小的三元體系，從而間接獲得最小需水量的相應的信息，從而得到礦渣的最佳摻量。

優選地，所述錐尖下沉深度均為10mm。

優選地，所述礦渣為鐵礦。

本發明提供了一種3D打印高強水泥基材料，粉煤灰和礦渣的用量由上述技術方案所述的確定方法得到，每1m³的3D打印高強水泥基材料包括以下質量份數的原料：磷酸鹽水泥600～640份、粉煤灰30～40份、礦渣粉70～75份、膠粉48～53份、纖維素醚2～2.5份、速凝劑0.08～0.1份和減水劑4.5～4.8份。

優選地，所述3D打印高強水泥基材料中還包括202～216份水。

優選地，所述3D打印高強水泥基材料的水膠比為0.26～0.28。