[發(fā)明專利]記憶合金增強3D打印混凝土結構及加工方法

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• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN111945876A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設計）人: 林紅威;張道博;馮鵬
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E04B1/00
• 分類號: E04B1/00;E04G21/00;E04C5/01;E04G21/02;B33Y70/00;B33Y80/00;B33Y99/00;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 肖陽

1.一種記憶合金增強3D打印混凝土結構，其特征在于，包括：

3D打印混凝土本體，所述3D打印混凝土本體采用3D逐層打印方式制成；

記憶合金組件，所述記憶合金組件包括記憶合金箍筋和記憶合金棒，所述記憶合金箍筋錨固于所述3D打印混凝土本體的層間位置，所述記憶合金箍筋在發(fā)生收縮變形之前在打印所述3D打印混凝土本體的過程中由連接在打印噴頭處的記憶合金絲線同步打印制成；所述記憶合金棒沿所述3D打印混凝土本體的縱向方向錨固于所述3D打印混凝土本體中；所述記憶合金箍筋及所述記憶合金棒經(jīng)過電加熱后均呈收縮變形狀態(tài)，為所述3D打印混凝土本體提供環(huán)向和縱向的預應力。

2.根據(jù)權利要求1所述的記憶合金增強3D打印混凝土結構，其特征在于，所述記憶合金箍筋的形狀為環(huán)形或田字形。

3.根據(jù)權利要求1所述的記憶合金增強3D打印混凝土結構，其特征在于，所述記憶合金箍筋的表面為光圓狀、螺紋狀或帶肋狀。

4.根據(jù)權利要求1所述的記憶合金增強3D打印混凝土結構，其特征在于，所述3D打印混凝土本體中設有沿所述3D打印混凝土本體的縱向方向貫通的預留孔，所述記憶合金棒在發(fā)生收縮變形之前設置在所述預留孔中，所述記憶合金棒在發(fā)生收縮變形之前與所述預留孔的孔壁之間的間隙填充有通過澆筑超高性能水泥基材料而形成的澆筑件，所述澆筑件分別與所述記憶合金棒和所述3D打印混凝土本體粘結固定。

5.根據(jù)權利要求4所述的記憶合金增強3D打印混凝土結構，其特征在于，所述記憶合金棒的表面為螺紋狀或帶肋狀或磨砂狀。

6.根據(jù)權利要求4所述的記憶合金增強3D打印混凝土結構，其特征在于，所述記憶合金箍筋的收縮變形及所述記憶合金棒的收縮變形通過電加熱方式得到。

7.根據(jù)權利要求4所述的記憶合金增強3D打印混凝土結構，其特征在于，所述澆筑件為采用包含纖維的高強度水泥基材料澆筑而成。

8.根據(jù)權利要求1所述的記憶合金增強3D打印混凝土結構，其特征在于，所述3D打印混凝土本體為采用包含低摻量纖維、砂石、粘度調(diào)節(jié)劑的硅酸鹽水泥基材料加工而成，或所述3D打印混凝土本體為采用包含低摻量纖維、砂石、粘度調(diào)節(jié)劑的硫酸鋁鹽水泥基材料加工而成。

9.一種記憶合金增強3D打印混凝土結構的加工方法，其特征在于，所述記憶合金增強3D打印混凝土結構為根據(jù)權利要求1-8中任意一項所述的記憶合金增強3D打印混凝土結構，包括如下步驟：

利用混凝土3D打印機的打印噴頭同時打印所述3D打印混凝土本體和未收縮變形的記憶合金箍筋，其中，所述未收縮變形的記憶合金箍筋位于所述3D打印混凝土本體的層間位置，所述3D打印混凝土本體中預留有沿所述3D打印混凝土本體的縱向方向的預留孔；

然后，將未收縮變形的記憶合金棒放在所述預留孔中后，向所述預留孔中澆筑超高性能水泥基材料，以填充所述未收縮變形的記憶合金棒與所述3D打印混凝土本體之間的間隙，待所述超高性能水泥基材料固化成所述澆筑件，將未收縮變形的記憶合金棒錨固于所述3D打印混凝土本體中；

最后，對所述未收縮變形的記憶合金棒及所述未收縮變形的記憶合金箍筋利用電加熱設備進行電加熱，使得所述未收縮變形的記憶合金棒及所述未收縮變形的記憶合金箍筋發(fā)生收縮變形，分別得到呈收縮變形狀態(tài)的所述記憶合金棒和呈收縮變形狀態(tài)的所述記憶合金箍筋。

10.根據(jù)權利要求9所述的記憶合金增強3D打印混凝土結構的加工方法，其特征在于，所述未收縮變形的記憶合金箍筋由打印噴頭處的記憶合金絲線制成，所述記憶合金絲線連接的所述打印噴頭為打印所述3D打印混凝土本體的打印噴頭或另一個打印噴頭。