[發明專利]一種用于建筑3D打印的輕質發泡混凝土材料、制備工藝及應用

在審

• 申請號: 202011182645.3
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112299874A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 張亞梅;王香港;賈魯濤;劉超
• 申請（專利權）人: 南京綠色增材智造研究院有限公司
• 主分類號: C04B38/10
• 分類號: C04B38/10;C04B28/04;B33Y70/10;C04B111/40
• 代理公司: 江蘇舜點律師事務所 32319
• 代理人: 杜東輝

本發明提供一種用于建筑3D打印的輕質發泡混凝土材料，施工快捷方便，墻體整體強度高和抗震性能優越，該材料按照重量備份比包括以下組分：水泥20%～35%；礦物摻合料18%～35%；纖維0.08%～2.8%；細集料15%～40%；發泡劑0.2%～1.0%；穩泡劑0.15%～2.0%；超塑化劑0.05%～0.15%；溫控減縮劑1.5%～3.5%。本發明混凝土材料經測試，抗壓強度≥15MPa；抗折強度≥3MPa；干密度≤850kg/m³，本發明自重較輕，大大減少了打印過程中上層材料對下層的壓力變形，使得打印的結構表觀更加均勻美觀，并且能夠進一步提升一次性連續打印的層數，縮短建造工期，可為快速實現工業化生產建筑的智能化做支撐；材料自身也具有較佳的隔熱保溫性能，使得本發明輕質混凝土應用于建筑領域時更加節能環保。

技術領域

本發明屬于新型建筑材料技術領域，本發明涉及一種用于建筑3D打印的輕質發泡混凝土材料、制備工藝及應用。

背景技術

近年來，3D打印技術作為一種發展迅速的增材制造技術，在各行業中發展迅猛。涉及汽車制造、航空航天零部件、骨骼、食品、鞋子、房屋、橋梁等。

3D打印是由1860年多照相機實體雕塑技術和1892年的地貌成形技術衍生而來。20世紀末，多種實用的3D打印技術和3D打印設備相繼發明并得以快速發展。預計到2022年全球將支出227億美元用于3D打印技術。

在工程建設領域中，3D打印技術具有全自動化、造型自由度大、少人工免模板等諸多優勢。隨著全球3D打印技術的發展和3D打印設備升級換代，越來越多3D打印實體工程得到應用。在建設單層及多層建筑、人行橋梁、個性化雕塑、3D打印仿生部品已得到用。3D打印技術再工程中進一步發展，取決于打印精度、速度、穩定性以及安全性的提升。首先，3D打印機要有精準的控制和合理的機械構造，以滿足尺寸、精度、穩定性的要求。其次，程序要能合理確定噴頭路徑和內部填充方式，從而使得構件的宏觀力學性能滿足涉及要求，同時可以優化構造、充分利用材料。最重要的是，材料需要適用于3D打印成型的過程，具有合適的“時間窗口”（存在某一合適的時間段，在該時間段內材料具有流動性和力學性能，以確保打印過程不堵管、可打印、具備可建造性）。

目前一般3D打印生產使用的基本上是砂漿或者混凝土，表觀密度較大，3D打印構筑物重量大，比較笨重，不宜運輸和安裝，而且成本搞，不能滿足現代新型建筑工程應用的發展需要。3D打印工程應用，要有個性化，對于非曲線復雜造型的構筑體，對外觀和性能要求更高，這就要求3D打印混凝土具備輕質化，在一些有保溫要求的建筑物外立面還要求具備較高的保溫性能。未來3D打印混凝土輕質化是一個重要的發展方向，因此開發輕質發泡3D打印混凝土材料將具有重要理論意義和應用價值。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種用于建筑3D打印的輕質發泡混凝土材料及應用，施工快捷方便，墻體整體強度高和抗震性能優越。

本發明采取以下方式實現：

一種用于建筑3D打印的輕質發泡混凝土材料，該材料按照重量備份比包括以下組分：

水泥 20%～35% ；

礦物摻合料 18%～35% ；

纖維 0.08%～2.8%；

細集料 15%～40% ；

發泡劑 0.2%～1.0% ；

穩泡劑 0.15%～2.0%；

超塑化劑 0.05%～0.15%；

溫控減縮劑 1.5%～3.5%。