[發(fā)明專利]一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110140494.3
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112876165B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 茍鴻翔;朱敏濤;董賽陽;高雙雙;魏劼;卞成輝
• 申請（專利權(quán)）人: 上海建工建材科技集團(tuán)股份有限公司;上海材九科技有限公司;上海材一科技有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;B33Y70/10
• 代理公司: 上海智力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31105
• 代理人: 孫金金;周濤

1.一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，按照重量份計(jì)，由以下各組分組成：水泥300-400份、粉煤灰200-300份、稻殼灰100-200份、輕砂200-250份、玻璃微珠100-200份、高效減水劑15-18份、合成纖維10-20份、水170-180份，所述稻殼灰的真密度為2050kg/m³，堆積密度為390kg/m³，比表面為72000m²/kg，粒徑為10-50μm，所述輕砂的堆積密度為300-400kg/m³，粒徑為0.08-0.135mm，比表面積為2300m²/kg，所述玻璃微珠為多孔的硼硅酸類球體，比表面積為120m²/kg，堆積密度為240kg/m³，表觀密度為400kg/m³，粒徑范圍為100-250μm；

所述輕砂的制備方法包括以下步驟：步驟一、采用顎式粉碎機(jī)對煤渣、白云石和珍珠巖進(jìn)行粉碎處理，粉碎物倒入球磨機(jī)中球磨4-5h后將所得粉體過350目篩，其中煤渣、白云石和珍珠巖的質(zhì)量比為10:1:2；

步驟二、將步驟一所得粉體加入到造粒機(jī)中進(jìn)行攪拌，攪拌速度為150r/min，在攪拌過程中向粉體噴灑占粉體質(zhì)量3％的水霧，在顆粒的粒徑介于80目到120目之間停止攪拌，得到半成品顆粒；

步驟三、將步驟二得到的半成品顆粒轉(zhuǎn)入烘干窯中，保持溫度為105±5℃烘2h,冷卻至室溫后篩除小于80目的顆粒，得到半成品輕砂；

步驟四、將步驟三得到的半成品輕砂轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行煅燒，回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速為250r/min，并以10℃/min的速度升溫至980℃，保持1-1.5h，然后再升溫至1100℃，保持2h；

步驟五、將煅燒后的半成品輕砂采用自然冷卻的方式進(jìn)行降溫處理，冷卻至室溫后得到成品輕砂。

2.如權(quán)利要求1所述的一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，按照重量份計(jì)，由以下各組分組成：水泥300份、粉煤灰200份、稻殼灰200份、輕砂200份、玻璃微珠200份、高效減水劑15份、合成纖維10份、水180份。

3.如權(quán)利要求1所述的一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，按照重量份計(jì)，由以下各組分組成：水泥400份、粉煤灰200份、稻殼灰100份、輕砂200份、玻璃微珠200份、高效減水劑18份、合成纖維20份、水180份。

4.如權(quán)利要求1所述的一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述水泥為普通硅酸鹽水泥，28d抗壓強(qiáng)度≥52.5MPa，真密度為3050kg/m³，堆積密度為1240kg/m³，比表面積為432m²/kg。

5.如權(quán)利要求1所述的一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述粉煤灰為二級粉煤灰，活性指數(shù)大于70％，真密度為2523kg/m³，堆積密度為790kg/m³，粒徑范圍為10-50μm。

6.如權(quán)利要求1所述的一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述高效減水劑為PCA型聚羧酸減水劑，其減水率＞30％，密度為1050～1110kg/m³。

7.如權(quán)利要求1所述的一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述合成纖維為高密度聚乙烯纖維，長度和直徑分別為18mm和0.022mm，密度為970kg/m³，抗拉強(qiáng)度達(dá)到3360MPa，彈性模量高達(dá)115GPa。

8.一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料的制備方法，用于制備權(quán)利要求1所述的水泥基復(fù)合材料，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將300-400份的水泥，200-300份的粉煤灰，100-200份的稻殼灰，200-250份的輕砂，100-200份的玻璃微珠混合攪拌均勻，得到干料A；

步驟二、將15-18份的高效減水劑倒入170-180份的水中攪拌均勻，加入到干料A中混合攪拌均勻，得到漿料B；

步驟三、將10-20份的合成纖維分散撒入漿料B內(nèi)，攪拌均勻得到可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料。