[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）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

本發(fā)明公開了一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料及其制備方法，所述水泥基復(fù)合材料由以下重量份組成：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，12?18份的高效減水劑，10?20份的合成纖維，160?200份的水。具體制備方法為：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；然后將12?18份的高效減水劑倒入160?200份的水中攪拌均勻，加入到干料中混合攪拌均勻，得到漿料；再將10?20份的合成纖維分散撒入漿料內(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。本發(fā)明具有制備方法簡單，原材料種類少，所制備的水泥基復(fù)合材料滿足可打印性要求，其輕質(zhì)高強的特點提高了可建造性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水泥基復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

高延性水泥基復(fù)合材料于上世紀(jì)90年代問世，屬于高性能纖維增強水泥基復(fù)合材料的一種，是基于微觀物理力學(xué)原理優(yōu)化設(shè)計，具有應(yīng)變硬化特性和多縫開裂特征的一種新型的工程用水泥基復(fù)合材料。因其高延性、超高韌性、高阻裂等不同于普通水泥基脆性的特性，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)與斷裂力學(xué)理論，研究人員通過對纖維、基體以及界面優(yōu)化設(shè)計，通過產(chǎn)生細(xì)密裂縫來實現(xiàn)假應(yīng)變硬化的特性。

隨著數(shù)字化建造技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印混凝土吸引了大量企業(yè)和高校的目光，成為了目前研究的熱點。混凝土的3D打印技術(shù)擁有許多優(yōu)點：能夠簡化成型工藝和施工過程，施工速率得到大幅度提高；能將降低水泥用量并減少建筑垃圾的產(chǎn)生，提高水泥基復(fù)合材料的使用壽命，符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展要求；能減少施工人員的數(shù)量，節(jié)約工程成本；能實現(xiàn)各種復(fù)雜形狀的混凝土制品的成型，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的個性化設(shè)計要求。但是3D打印對混凝土的性能具有很高要求，在滿足施工工作性要求的同時還需要具有較高的早期強度以及良好的層間粘結(jié)強度，從而保證施工效率和施工質(zhì)量。

將輕質(zhì)的高延性水泥基復(fù)合材料用于3D打印不僅能夠解決傳統(tǒng)施工方法鋼筋結(jié)合處施工困難的問題，還能因其良好的力學(xué)性能作為結(jié)構(gòu)材料并減輕建筑物自重來滿足大型工程結(jié)構(gòu)的需求，具有廣闊的發(fā)展前景。公開號為CN 107500687 B的專利公開了一種用于3D打印的高延性纖維增強水泥基復(fù)合材料及其制備方法，該發(fā)明的原材料質(zhì)量百分比組成為7.5～72％的水泥、0～68％的礦物摻合料、5～25％的水、0.6～6％的增強纖維、5～25％的骨料；余量為一種用于高延性纖維增強水泥基復(fù)合材料的外加劑組合物，通過外加劑組合物與骨料的優(yōu)化設(shè)計調(diào)控材料的工作性和凝結(jié)硬化速度，提高了高延性纖維增強水泥基復(fù)合材料在3D打印中的可打印性和層間黏結(jié)強度。但該發(fā)明原材料種類復(fù)雜，制備繁瑣，成本較高，而且容重較大，降低了3D打印的可建造性，不太能滿足大型工程結(jié)構(gòu)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明能夠提高3D打印水泥基復(fù)合材料的工作性能和力學(xué)性能，滿足可建造性要求。此外，本發(fā)明還要提供一種可用于3D打印的輕質(zhì)高延性水泥基復(fù)合材料的制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：