[發明專利]記憶合金增強3D打印混凝土結構及加工方法

在審

• 申請號: 202010939168.4
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN111945876A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（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: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 肖陽

本發明公開了一種記憶合金增強3D打印混凝土結構及加工方法，其中，記憶合金增強3D打印混凝土結構包括3D打印混凝土本體和記憶合金組件；3D打印混凝土本體采用3D逐層打印方式制成；記憶合金組件包括記憶合金箍筋和記憶合金棒，記憶合金箍筋錨固于3D打印混凝土本體的層間位置；記憶合金棒沿3D打印混凝土本體的縱向方向錨固于3D打印混凝土本體中；記憶合金箍筋及記憶合金棒均呈收縮變形狀態，為3D打印混凝土本體提供環向和縱向的預應力。本發明的記憶合金增強3D打印混凝土結構整體力學性能大大增強，延性性能和耗能能力高，能夠保證建筑結構的安全可靠。

技術領域

本發明涉及土木建筑技術領域，尤其是涉及一種記憶合金增強3D打印混凝土結構及加工方法。

背景技術

由于3D打印技術效率高、成本低、用料少、污染少、能夠制造異形結構等特點，其在建筑領域的運用越來越廣泛，各類3D打印混凝土建筑不斷出現。但無論是一體式 3D打印混凝土建筑還是裝配式3D打印混凝土建筑，其均需要與常規鋼筋混凝土建筑一樣為人類提供安全可靠的生活工作場所。

但由于3D打印的技術特點，建筑3D打印中往往只有混凝土這一單一材料，缺乏常規鋼筋混凝土結構中的鋼筋部分，因此其受力性能往往只能依靠于混凝土本身來提供。在地震等情況下，3D打印混凝土建筑缺乏足夠的延性和耗能能力，當混凝土發生開裂時往往結構面臨倒塌的風險。而相比于常規澆筑混凝土，3D打印混凝土的層間界面受力為其薄弱部位，較易率先出現層間受拉破壞。因此針對于建筑中3D打印混凝土結構，需要采用合適的預應力技術來增強混凝土的整體力學性能，提高其延性性能和耗能能力，保證建筑結構的安全可靠。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種記憶合金增強3D打印混凝土結構，其整體力學性能大大增強，延性性能和耗能能力高，能夠保證建筑結構的安全可靠。

根據本發明第一方面實施例的記憶合金增強3D打印混凝土結構，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均呈收縮變形狀態，為所述3D打印混凝土本體提供環向和縱向的預應力。

根據本發明第一方面實施例的記憶合金增強3D打印混凝土結構，利用記憶合金箍筋的收縮變形為3D打印混凝土結構本體提供環向的預應力，來約束3D打印混凝土的環向膨脹，利用記憶合金棒的收縮變形為3D打印混凝土本體提供縱向的預應力，從而能夠對3D打印混凝土本體提供整體的預壓力，達到增強記憶合金增強3D打印混凝土結構的作用，使得記憶合金增強3D打印混凝土結構的力學性能增強，并保證記憶合金增強3D打印混凝土結構中混凝土破壞時的延性性能和耗能能力，保證建筑結構的安全可靠。

根據本發明第一方面的一個實施例，所述記憶合金箍筋的形狀為環形或田字形。

根據本發明第一方面的一個實施例，所述記憶合金箍筋的表面為光圓狀、螺紋狀或帶肋狀。

根據本發明第一方面的一個實施例，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。

根據本發明第一方面進一步的實施例，所述記憶合金棒的表面為螺紋狀或帶肋狀或磨砂狀。