[發明專利]添加有機制砂和玻璃粉的3D打印混凝土及其制備方法

在審

• 申請號: 202210387111.7
• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN114956764A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 潘金龍;生兆亮;陳偉;蔚潛
• 申請（專利權）人: 南京綠色增材智造研究院有限公司;南京彼卡斯建筑科技有限公司
• 主分類號: C04B28/26
• 分類號: C04B28/26;C04B18/08;C04B18/14;C04B18/04;C04B24/06;C04B14/06;C04B14/14;B28B1/00;B33Y70/10;B33Y10/00;C04B103/22
• 代理公司: 南京中擎科智知識產權代理事務所(普通合伙) 32549
• 代理人: 韓賽

本發明提供了添加有機制砂和玻璃粉的3D打印混凝土及其制備方法，由以下原料制成：礦渣30～100質量份，粉煤灰10～90質量份，玻璃粉17～60質量份，機制砂50～200質量份，緩凝劑0.5～1質量份，硅酸鈉溶液10～70質量份，氫氧化鈉粉末0.1～0.9質量份，水10～60質量份。本發明中的混凝土采用建筑固廢玻璃和工業固廢礦渣和粉煤灰等作為原料，不僅實現了固廢的回收利用，而且還彌補了天然原料的不足，減少對天然原料的依賴程度，在降低成本的同時也減弱了環境壓力。

技術領域

本發明涉及再生混凝土制備技術領域，具體為添加有機制砂和玻璃粉的3D打印混凝土及其制備方法。

背景技術

3D打印混凝土技術基于機械、計算機、自動控制、材料、建筑學、土木工程等多學科的深度交叉和融合，許多相關創新產品和實際應用頻繁產出，3D打印混凝土技術的發展可全面提升建筑工業化水平。但是3D打印混凝土由于水泥用量過多，3D打印材料并不環保。

隨著我國幾十年的現代化建設，河砂的儲蓄越來越少。同時工業生產過程中產生了大量的礦渣、粉煤灰等工業固廢，這些工業固廢的堆放不僅僅占用土地資源而且會產生環境污染。在城鎮化的更新過程中，從老舊的建筑中拆下了大量的老舊玻璃，這些玻璃沒有得到有效的利用，大部分在垃圾焚燒廠進行了焚燒。現在地聚物材料作為一種相對更加綠色環保的建筑材料出現在人們的視野中，地聚物混凝土是使用堿性激發劑與一些具有火山灰活性的硅鋁酸鹽固廢材料混合反應而成的一類膠凝材料，恰好礦渣、粉煤灰和玻璃粉中富含鋁硅酸鹽，將這些廢棄物變廢為寶，是一件利國利民的好事。由于使用了高堿性的激發劑，地聚物材料具有凝結速度快的優點，這個優點利于提高3D打印混凝土的建造性。

基于此，如何采用地聚物材料來制作適合3D打印用的混凝土成了當下亟待解決的問題。

基于玻璃粉和機制砂開發3D打印堿激發地聚物材料，不僅有利于智能建造技術的升級和建造效率的提升，還可解決天然砂資源短缺和玻璃粉、礦渣和粉煤灰等固廢的處理利用難題，具有迫切的技術發展需求和廣闊的市場應用前景，然而現階段并無相關技術見諸報道。

發明內容

本發明的目的在于提供添加有機制砂和玻璃粉的3D打印混凝土及其制備方法，不僅實現工業固廢的回收利用，彌補天然資源短缺的問題，而且制得的混凝土還具有較好的力學性能和打印性能，滿足增材制造的輪廓建造工藝的使用要求。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：添加有機制砂和玻璃粉的3D打印混凝土，由以下原料制成：

礦渣30～100質量份，

粉煤灰10～90質量份，

玻璃粉17～60質量份，

機制砂50～200質量份，

緩凝劑0.5～1質量份，

硅酸鈉溶液10～70質量份，

氫氧化鈉粉末0.1～0.9質量份，

水10～60質量份。

進一步地，所述玻璃粉的粒徑小于200um，所述粉煤灰為F級粉煤灰，礦渣為S95級礦渣，所述機制砂由鵝卵石和/或花崗石破碎后經濕法制砂工藝處理制備，其粒徑小于2mm。

進一步地，由以下原料制成：

礦渣50～80質量份，

粉煤灰40～70質量份，

玻璃粉30～50質量份，

機制砂100～190質量份，

緩凝劑0.6～0.95質量份，

硅酸鈉溶液30～45質量份，