[發明專利]適宜3D打印的裝配式道路面板的混凝土材料及打印方法

有效

• 申請號: 202011475294.5
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112456930B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 張守祺;昂源;杜仕朝;路振寶
• 申請（專利權）人: 中路高科交通檢測檢驗認證有限公司
• 主分類號: C04B28/06
• 分類號: C04B28/06;B33Y70/10;B33Y10/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 劉青霞

本發明公開了一種適宜3D打印的裝配式道路面板的混凝土材料及打印方法，及打印出的裝配式道路面板，包括膠凝材料、鋼纖維、減水劑、觸變劑、緩凝劑和水，其中，所述鋼纖維的體積摻量為0.5％～3％，所述減水劑摻量占膠凝材料總質量的0.5～1.5％，所述觸變劑摻量占材料總質量的0.5％～10％，緩凝劑的摻量占膠凝材料質量的0.1％～2.0％，所述水的摻量占膠凝材料質量的18％～35％。本發明基于水泥基材料設計理論、路面板受力分析和3D打印制造工藝特點，設計得到的裝配式道路面板具有輕質高強、制備精度高、快速安裝到位、短時間內通車運行、可承載道路載荷大且可循環性強等優點。

技術領域

本發明主要涉及混凝土3D打印領域領域，特別是涉及一種適宜3D打印的裝配式道路面板的混凝土材料及打印方法及打印出的裝配式道路面板。

背景技術

走資源節約型發展道路已成為基礎設施可持續發展的必然，要求持續提高綠色施工水平。相比西方發達國家，國內關于綠色施工研究起步較晚，建筑施工長期存在“高能耗、高污染和高排放”等問題。2014年，住建部參照國外標準并結合國情，頒布施行《綠色建筑評價標準》(GB/T 50378― 2014)，其中“施工管理”對“降塵”、“廢棄物減量化”提出明確要求。

目前施工臨時道路多為一次性路面板，采用傳統鋼筋混凝土路面板。該路面板普遍存在的板底脫空及斷裂、鹽凍破壞、現澆養生時間長等缺點，且不具備循環性、經濟性差，工程結束后拆除難度大、費用高，且產生大量的建筑垃圾，增加了環境污染。

將可循環裝配式路面概念應用于施工臨時道路，將可降低揚塵污染、減少車輪污跡和節能減排，亦可資源循環利用、減少固廢排放。目前，可循環裝配式路面有鋼板路面和預制混凝土路面二種，但均存在諸多問題。可循環裝配式鋼板路面的主要問題如下：(1)鋼板表面摩擦系數低；(2) 鋼材易銹蝕；(3)鋼板路面成本高，工程應用性價比低。裝配式混凝土路面存在的主要問題：(1)采用常規混凝土材料，路面板自重大，拆裝再利用困難、再利用經濟性差；(2)采用模板澆筑成型的常規預制工藝，異形板制造成本高、再利用率低，導致經濟性差。

3D打印技術應用到基礎設施建造領域，具備以下優勢：數字建造—產業升級、降維建造—化繁為簡、降序建造—工藝簡化、快速建造—提高效率、增材制造—減少浪費、精密建造—提高質量、減員建造—減少事故、綠色建造—降低污染。但3D打印制造方式帶來的各向異性卻為其應用帶來一些不確定性，因為必須明確3D打印制品及結構的各向異性所帶來的影響。另外，水泥基材料3D打印制造過程中由于水泥基材料自身流變特性及存在骨料等較重顆粒，往往難以做到擠出即定型，在自身重力作用下會發生一定變形，導致水泥基3D打印制品精度較低，這對于裝配式混凝土臨時道路來說是難以接受的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種適宜3D打印的裝配式道路面板的混凝土材料及打印方法及打印出的裝配式道路面板，本發明基于水泥基材料設計理論、路面板受力分析和3D打印制造工藝特點，設計得到的裝配式道路面板具有輕質高強、制備精度高、快速安裝到位、短時間內通車運行、可承載道路載荷大且可循環性強等優點。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案如下：

一方面，提供一種適宜3D打印的裝配式道路面板的混凝土材料，包括膠凝材料、鋼纖維、減水劑、觸變劑、緩凝劑和水，其中，所述鋼纖維的體積摻量為0.5％～3％，所述減水劑摻量占膠凝材料總質量的0.5～1.5％，所述觸變劑摻量占材料總質量的0.5％～10％，所述緩凝劑的摻量占膠凝材料質量的0.1％～2.0％，所述水的摻量占膠凝材料質量的18％～35％。

進一步地，所述觸變劑包括纖維素醚、增稠劑、乳液和納米黏土組成的復合物，所述乳液占觸變劑總質量的10％～99.5％；所述增稠劑的摻量為乳液質量的0.5％～5％。

進一步地，所述增稠劑為締合型增稠劑。