[發明專利]一種濱海異型結構3D打印混凝土、加工工藝及應用

在審

• 申請號: 202010664748.7
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111848081A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 羅健林;張紀剛;李秋義;高嵩;侯東帥;滕飛
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;E04G21/02;B28B1/00;B33Y70/00;B33Y10/00;B33Y80/00;C04B111/34
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李箏

1.一種濱海異型結構3D打印混凝土，其特征在于，所述濱海異型結構3D打印混凝土由以下重量份的原料組成：復配水泥1份、再生砂1-2份、粉煤灰0.05-0.2份、聚乙烯醇0.005-0.05份、氧化石墨烯0.0002-0.002份、鋼纖維0.01-0.05份、有機纖維0.005-0.02份、減水劑0.005-0.01份、調凝劑0.005-0.01份、礦物摻合料0-0.05份和水0.3-0.5份；所述PVA中還具有氧化劑和催化劑。

2.如權利要求1所述濱海異型結構3D打印混凝土，其特征在于，所述復配水泥由高貝利特硫鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、石膏以1：(0.65-1.25)：(0-0.15)重量份數比混合而成。

3.如權利要求1所述濱海異型結構3D打印混凝土，其特征在于，所述再生砂中包括粗砂、中砂、細砂及超細砂；其中，所述中砂率為27％-33％；

優選的，所述粗砂為細度模數為3.7-3.1，平均粒徑為0.5mm以上的粗砂；

優選的，所述中砂為細度模數為3.0-2.3，平均粒徑為0.5mm-0.35mm的中砂；

優選的，所述細砂為細度模數為2.2-1.6，平均粒徑為0.35mm-0.25mm的細砂；

優選的，所述超細砂為細度模數為1.5-0.7，平均粒徑為0.25mm以下的超細砂；

優選的，所述粗砂、中砂、細砂及超細砂的質量比為1：(1.1-2.0)：(1-1.5)：(1-1.5)。

4.如權利要求1所述濱海異型結構3D打印混凝土，其特征在于，所述FA為GB/T 1596-2017標準中規定的燒失量≤5％的I級FA；

或所述PVA為平均聚合度為500～600、醇解度為88％的PVA水溶液；

或所述PVA氧化劑、PVA催化劑分別為高碘酸鈉、高錳酸鉀或氯酸鉀，濃鹽酸、稀硫酸、稀硝酸或硼酸中的一種；

或所述GO為單層率≥90％、含氧量35～45％的GO粉料或濃度0.05～10mg/mL的水分散液。

5.如權利要求1所述濱海異型結構3D打印混凝土，其特征在于，所述減水劑為聚羧酸類高效減水劑、早強型聚羧酸類減水劑、萘系磺酸鈉高效減水劑或密胺樹脂類高效減水劑其中的一種或幾種的組合；

或，所述調凝劑為無水硫酸鈉、三乙醇胺、納米C-S-H晶核其中的一種。

6.如權利要求1所述濱海異型結構3D打印混凝土，其特征在于，所述鋼纖維為切斷鋼纖維、剪切鋼纖維、銑削型鋼纖維、熔抽鋼纖維其中的一種或幾種的組合；

或，所述有機纖維為短切類聚乙烯醇纖維、聚丙烯纖維、高密度聚乙烯纖維其中的一種或幾種的組合。

7.如權利要求1所述濱海異型結構3D打印混凝土，其特征在于，所述礦物摻合料為再生微粉、磨細礦渣、粉煤灰、火山灰或硅粉其中的一種或幾種的組合；

或，所述水為包括但不限于蒸餾水、去離子水、自來水或電解水中的一種。

8.一種濱海異型結構3D打印混凝土的加工工藝，其特征在于，所述加工工藝包括：將權利要求1-7任一項所述3D打印混凝土原料通過3D打印技術將所述混凝土干混料打印成型。

9.如權利要求8所述濱海異型結構3D打印混凝土的加工工藝，其特征在于，所述混凝土干混料制備工藝具體步驟如下：將PVA與GO、氧化劑通過原位聚合插層法制成GO-PVA預聚體液；將FA、減水劑、催化劑及所述GO-PVAH預聚體液混合均勻，形成FA外裹GO-PVAH預聚體液，形成GO-PVAH@FA；將GO-PVAH@FA分散在含減水劑、調凝劑的溶液中，形成GO-PVAH@FA懸浮液；將復配水泥、再生砂、鋼纖維、有機纖維、礦物摻合料在料倉內機械混勻，形成納米再生混凝土干混料；

優選的，所述GO-PVAH@FA懸浮液與納米再生混凝土干混料在3D打印頭內快速混合，設定3D機器臂打印規格，逐層打印出不同層厚的納米再生混凝土薄層，從而得到濱海異型結構。

10.權利要求1-7任一項所述濱海異型結構3D打印混凝土在制備濱海異型結構中的應用；

優選的，所述濱海異型結構包括但不限于井蓋、雨水篦子、地下管廊、卵型水槽、地鐵管片、蜂窩梁、疊合梁/板等。