[發(fā)明專利]一種超重力離心3D打印的月壤混凝土及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110213619.0
• 申請(qǐng)日: 2021-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN112939520B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫曉燕;王海龍;王冠楠;葉柏興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/00
• 分類號(hào): C04B28/00;B33Y70/10
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 白靜蘭;胡紅娟

1.一種超重力離心3D打印的月壤混凝土的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將開采出的月壤土投入月壤進(jìn)口裝置，經(jīng)過提煉篩分裝置得到月壤混凝土的原材料；

(2)將月壤混凝土的原材料在配料混合裝置進(jìn)行激發(fā)劑加工或煅燒后水化后得到月壤混凝土，形成流塑態(tài)月壤混凝土；

(3)將流塑態(tài)月壤混凝土送入到打印裝置進(jìn)行打印擠出成型，打印裝置包括打印伸縮臂、打印支承臂、打印擠出絞龍和打印噴嘴；

(4)擠出成型的月壤混凝土在離心裝置內(nèi)依靠離心力克服失重環(huán)境進(jìn)行堆疊成型：離心裝置包括水平移動(dòng)裝置及位于水平移動(dòng)裝置上的離心筒；

(5)筋材在堆疊成型過程中定位置入，在離心裝置的作用裝配組合成增強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件；

(6)結(jié)合打印、配筋工序分階段多次離心，成型、壓實(shí)、加密以提高混凝土的強(qiáng)度，增強(qiáng)筋材與混凝土的粘結(jié)；

其中，在步驟(4)中，月壤混凝土自打印噴嘴擠出置于離心筒，通過水平裝置平移和離心筒旋轉(zhuǎn)使月壤混凝土在離心筒內(nèi)壁堆疊成型，打印裝置通過調(diào)節(jié)打印伸縮臂和打印支承臂定位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力離心3D打印的月壤混凝土的制備方法，其特征在于，所述配料混合裝置包括月壤進(jìn)口、混合裝置絞龍和激發(fā)劑進(jìn)口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力離心3D打印的月壤混凝土的制備方法，其特征在于，所述離心筒中布設(shè)擋板。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力離心3D打印的月壤混凝土的制備方法，其特征在于，以重量份數(shù)計(jì)，所述月壤混凝土的原材料包括非晶態(tài)火山土30-100、高地土砂100-450、平原土砂15-120和JSC-1土50-100，所述原材料通過激發(fā)劑加工或煅燒后水化后得到月壤混凝土。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超重力離心3D打印的月壤混凝土的制備方法，其特征在于，所述激發(fā)劑選自月球冰、堿金屬溶液、樹脂瀝青及其改性物、硫磺、鋁、鋅、高分子聚合物中的一種或至少兩種的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超重力離心3D打印的月壤混凝土的制備方法，其特征在于，

采用煅燒后水化時(shí)，材料加工溫度為1350-1450攝氏度，水化溫度為20-80攝氏度；

采用激發(fā)劑加工時(shí)，當(dāng)激發(fā)劑為堿金屬溶液，加工溫度為-20-100攝氏度；當(dāng)激發(fā)劑為硫磺、樹脂瀝青及其改性物，加工溫度為130-203攝氏度；當(dāng)激發(fā)劑為鋅金屬，加工溫度為400-500攝氏度；當(dāng)激發(fā)劑為鋁金屬，加工溫度為575-680攝氏度。

7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一所述的超重力離心3D打印的月壤混凝土的制備方法，其特征在于，所述月壤混凝土包括輕質(zhì)高強(qiáng)的增強(qiáng)成分，所述增強(qiáng)成分選自高強(qiáng)高模量復(fù)合纖維、金屬纖維或高分子聚合物纖維中的一種或至少兩種的組合。

8.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一所述的超重力離心3D打印的月壤混凝土的制備方法，其特征在于，所述月壤混凝土與增強(qiáng)筋材形成增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)，所述增強(qiáng)筋材的材質(zhì)選自高強(qiáng)高模量復(fù)合纖維、金屬或高分子聚合物纖維中的一種或至少兩種的組合。