[發明專利]一種3D打印混凝土纖維材料織網增強構件及其制備方法

有效

• 申請號: 202010401271.3
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111620621B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 姚一鳴;於家勉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;B33Y80/00;B33Y70/10;B33Y10/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

本發明公開了一種3D打印混凝土纖維材料織網增強構件及其制備方法，可以改善3D打印混凝土構件整體性，并提高荷載作用下的力學性能。所述混凝土構件采用固定配比的砂漿，所述纖維材料織網采用高強度玄武巖纖維網。通過3D打印噴頭擠出混凝土，與纖維材料織網結合。實現纖維材料織網對3D打印混凝土的增強效果。本發明的混凝土構件在基本不增加重量和厚度的前提下提高了整體性，有利于提高3D打印混凝土建筑的力學性能和耐久性，促進3D打印混凝土在實際工程中的廣泛運用。

技術領域

本發明屬于混凝土材料技術領域，具體涉及一種3D打印混凝土纖維材料織網增強構件及其制備方法。

背景技術

3D打印是作為一種近年崛起的的高新技術，已在模具制造、工業設計等領域取得較多成果，在建筑等領域的運用方興未艾。而3D打印混凝土技術更是3D打印的一種全新嘗試，有著巨大的發展空間，必將成為建筑工程發展史上的重大轉折點。廣泛地研究和推廣3D打印混凝土技術，可以極大地推動建筑領域機械化、智能化、個性化以及綠色化的進程，甚至將大幅改變傳統的建筑領域。

但是，現有的3D打印混凝土建筑，由于其各向同性差，導致打印混凝土缺乏整體性，使3D打印建筑的承載能力較低，無法滿足部分房屋或構筑物中墻體的承載能力要求。因此，現有的3D打印混凝土技術，仍無法廣泛地運用于一般混凝土建筑物。為推廣3D打印混凝土技術，找到提高3D打印混凝土構件力學性能的方法是必要的。

纖維織網增強混凝土是一種纖維織網與精細混凝土制成的新型材料，相比傳統混凝土，它具有比強度高、延性好、耐久性及耐火性好的優勢，可以制成常規或異形薄壁構件，應用范圍較廣，在國際上得到了廣泛的研究和應用。

3D打印技術為纖維織網的自動化、異形化與高幾何適應性提供了有利的條件，促進了織網增強混凝土制作的高效化與規范化，將極大擴展TRC材料的應用范圍。同時織網增強混凝土與3D打印混凝土的結合，將有效提高3D打印混凝土的抗彎強度及整體剛度，促進3D打印混凝土的廣泛運用。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種3D打印混凝土纖維材料織網增強構件及其制備方法，采用固定配比的砂漿，纖維材料織網采用高強度玄武巖纖維網。通過3D打印噴頭擠出混凝土，與纖維材料織網進行結合。實現纖維材料織網對3D打印混凝土的增強效果。混凝土結構可承受較強的豎向壓力，而玄武巖纖維網的排列結合提高了混凝土的層間強度，提高了混凝土結構的抗彎承載力。本發明的混凝土構件在基本不增加重量和厚度的前提下提高了整體性，有利于提高3D打印混凝土建筑的抗彎強度、整體剛度和耐久性，促進3D打印混凝土在實際工程中的廣泛運用。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種3D打印混凝土纖維材料織網增強構件，是由纖維材料織網和3D打印混凝土層組合而成。

所述的纖維織網由玄武巖纖維編制而成，玄武巖纖維編織網尺寸為8mm×8mm。所述的玄武巖纖維直徑為 10-15μm，抗拉強度約為3000MPa；所述的3D打印混凝土砂漿，制備材料包括黃沙；標號P·II52 .5或以上的硅酸鹽水泥；礦渣粉；硅灰；水；聚羧酸系減水劑；葡萄糖酸鈉緩凝劑；淀粉醚；纖維素醚；觸變潤滑劑；

本發明還提供上述纖維材料織網增強的3D打印混凝土構件的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，高性能3D打印混凝土砂漿的制備：

首先將水泥、黃沙、硅灰、淀粉醚、纖維素醚和礦渣粉按比例混合干拌，拌勻后加入水、觸變潤滑劑、葡萄糖酸鈉緩凝劑和聚羧酸系減水劑的水溶液，繼續攪拌，直至形成黏性膠狀物，制備高性能3D打印混凝土砂漿；

步驟2，準備纖維材料織網：

將裁剪后的纖維編織網放入環氧樹脂膠中浸泡3-10s，取出后用刷子在表面抹勻，放入空氣中固化1至2日，待用；