[發(fā)明專利]3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011539138.0
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112608119A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃健;趙雨婷;江奇;王新;楊正才;段斌
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B38/10;C04B14/06;C01B33/158;B33Y70/10;B28B1/00;C04B103/48
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 閉釗;崔友明

1.一種3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土，其特征在于，主要由以下組分按照0.3-0.5的水膠比拌和后，通過3D打印技術(shù)制得：膠凝材料、減水劑、發(fā)泡劑、輕質(zhì)二氧化硅、纖維；按重量份計，所述膠凝材料包括：堿激發(fā)劑：2-15份，速凝劑：2-4份，磷石膏：35-50份，礦渣：40-60份；所述減水劑的用量為所述膠凝材料質(zhì)量的0.3％-0.5％；所述發(fā)泡劑由表面活性劑、增稠劑和水組成；所述表面活性劑的用量為所述膠凝材料質(zhì)量的0.3％-1.0％，所述增稠劑的用量為所述膠凝材料質(zhì)量的0.15％-0.5％，所述水的用量為所述泡沫混凝土總拌和水量的40％-60％；所述輕質(zhì)二氧化硅的用量為所述膠凝材料質(zhì)量的1-7％；所述纖維的體積摻量為0.05-1％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土，其特征在于，所述堿激發(fā)劑為鋼渣、熟料中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土，其特征在于，當(dāng)所述堿激發(fā)劑為鋼渣和熟料的混合物時，所述鋼渣和所述熟料的質(zhì)量比為(5-15)∶(2-4)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土，其特征在于，所述速凝劑為快硬性硫鋁酸鹽水泥。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土，其特征在于，所述減水劑為聚羧酸鹽減水劑、聚磷酸鹽減水劑中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土，其特征在于，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基二甲基甜菜堿、十二烷基聚氧乙烯醚、α-烯烴磺酸鈉中的一種；所述增稠劑為十二醇、氯化鈉、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸鈉、羥丙基甲基纖維素中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土，其特征在于，所述輕質(zhì)二氧化硅為疏水氣相二氧化硅、硅灰、Stober法制備的納米級表面疏水二氧化硅氣凝膠微球中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土，其特征在于，所述Stober法制備的納米級表面疏水二氧化硅氣凝膠微球中硅源為正硅酸乙酯、水玻璃、硅溶膠、硅氧烷、聚乙氧基硅氧烷中的一種或多種；硅源和去離子水的體積比為1∶2-4；溶劑為乙醇，硅源和乙醇的體積比為1∶8-15；催化劑為氨水，氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)25％-28％，硅源和氨水的體積比為1∶1-1.5；疏水改性劑為六甲基二硅胺烷、正辛基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一種，硅源和疏水改性劑的摩爾比為10-20。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土，其特征在于，所述纖維為聚丙烯纖維、玄武巖纖維、耐堿玻璃纖維中的一種或多種；所述聚丙烯纖維的直徑為30-80μm，截面形狀為矩形，長徑比為150-300；所述玄武巖纖維的平均直徑為13μm，截面形狀為圓形，長徑比為350-1500；所述耐堿玻璃纖維的直徑為10-20μm，截面形狀為圓形，長徑比為300-1200。

10.制備權(quán)利要求1至9任一項所述的3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將所述磷石膏、所述礦渣、所述堿激發(fā)劑、所述速凝劑、所述減水劑混勻后，加入40％-60％所述泡沫混凝土總拌和水量的水，攪拌出漿，再加入所述纖維，繼續(xù)攪拌，得到料漿A；

2)將所述表面活性劑、所述增稠劑和所述輕質(zhì)二氧化硅混合均勻，加入剩余水量攪拌打發(fā)，得到泡沫B；所述剩余水量為所述泡沫混凝土總拌和水量與40％-60％所述泡沫混凝土總拌和水量的差值；

3)使用模擬軟件進(jìn)行不同打印路徑的性能對比，根據(jù)實際應(yīng)用中對性能的不同需求比來篩選最優(yōu)打印路徑；

4)將所述料漿A和所述泡沫B混合均勻按照確定的打印路徑進(jìn)行打印，得到3D打印摻雜輕質(zhì)二氧化硅微球的泡沫混凝土。