[發(fā)明專利]一種基于堿渣的3D打印堿激發(fā)纖維混凝土及其制備方法和打印方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211518485.4
• 申請(qǐng)日: 2022-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN116102334A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊燁凱;魯鵬遠(yuǎn);趙慶新;劉瑞晗;劉中憲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B30/02
• 分類號(hào): C04B30/02;B33Y70/10;B33Y10/00;C04B22/00;C04B18/12
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 范盈;姚幸茹

本發(fā)明公開了一種基于堿渣的3D打印堿激發(fā)纖維混凝土及其制備方法和打印方法，該混凝土按照重量份數(shù)計(jì)，包括：具有堿激發(fā)活性的粉體：0.4～0.6份；細(xì)骨料：1～1.5份；堿激發(fā)劑：0.1～0.2份；纖維：0.008～0.03份；水：0.20～0.60份；堿激發(fā)劑為氫氧化鈉溶液；具有堿激發(fā)活性的粉體由0.1～0.15份礦粉和0.3～0.45份堿渣組成。本發(fā)明提供的混凝土與打印機(jī)協(xié)調(diào)相容，保證打印過程中材料被連續(xù)擠出、不中斷，堆積過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，其以堿渣作為主要原料，不僅滿足3D打印的需求，還有效減少了水泥的用量，提高了固廢利用率，還可以解決堿渣儲(chǔ)存帶來的占用土地，環(huán)境污染的問題，符合綠色環(huán)保的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于堿渣的3D打印堿激發(fā)纖維混凝土及其制備方法和打印方法。

背景技術(shù)

3D打印作為一項(xiàng)新興技術(shù)，它通過打印機(jī)噴嘴進(jìn)行材料擠出、堆積，打印出可復(fù)制、可控制的實(shí)體產(chǎn)品，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比較，3D打印技術(shù)具有節(jié)約勞動(dòng)力及原材料，精度高，制造速度快等優(yōu)勢(shì)。

3D打印混凝土技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)工程建造的快速化、智能化以及機(jī)械化，有利于降低勞動(dòng)力資源浪費(fèi)，充分貫徹我國“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念。然而，由于目前3D打印混凝土技術(shù)還處在探索階段，受限于打印材料、設(shè)備和工藝，打印出的建筑結(jié)構(gòu)往往無法配筋，這就導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中受彎構(gòu)件強(qiáng)度不夠。為了彌補(bǔ)鋼筋缺失導(dǎo)致的3D打印混凝土結(jié)構(gòu)性能不足，需要用于3D打印的混凝土材料具備高強(qiáng)、高韌等特點(diǎn)。因此在混凝土中摻加纖維得到的3D打印纖維混凝土可以在一定程度上解決抗彎性能不足的問題。

堿渣作為工業(yè)生產(chǎn)中制堿和堿處理過程中排放的堿性廢渣，每年需要通過投入大量金錢和資源去進(jìn)行處理。并且通過地表堆積的方式處理的堿渣，在經(jīng)過沉積后會(huì)形成一片“白海”，造成周圍環(huán)境的污染。因此將堿渣作為原料應(yīng)用在混凝土中，不僅可以取代不可再生的天然石料，又可以提高混凝土的性能。還可以更加有效地利用，變廢為寶，具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于堿渣的3D打印堿激發(fā)纖維混凝土及其制備方法和打印方法。該3D打印纖維混凝土以堿渣為主要原料，不僅有效地減少水泥用量，還可以解決由堿渣儲(chǔ)存帶來的占用土地、環(huán)境污染問題，該纖維混凝土的可打印性能高、硬化速度快、粘結(jié)性好、強(qiáng)度高，具有良好的工程應(yīng)用前景。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供一種基于堿渣的3D打印堿激發(fā)纖維混凝土，按照重量份數(shù)計(jì)，包括：

具有堿激發(fā)活性的粉體：0.4～0.6份；

細(xì)骨料：1～1.5份；

堿激發(fā)劑：0.1～0.2份；

纖維：0.008～0.03份；

水：0.20～0.60份；

其中，所述堿激發(fā)劑為氫氧化鈉溶液；所述具有堿激發(fā)活性的粉體由0.1～0.15份礦粉和0.3～0.45份堿渣組成。

在某些具體的實(shí)施方式中，所述具有堿激發(fā)活性的粉體的重量份數(shù)為0.4份、0.42份、0.44份、0.46份、0.48份、0.50份、0.52份、0.54份、0.56份、0.58份、0.6份或它們之間的任意重量份數(shù)。

在某些具體的實(shí)施方式中，所述細(xì)骨料的重量份數(shù)為1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份或它們之間的任意重量份數(shù)。

在某些具體的實(shí)施方式中，所述堿激發(fā)劑的重量份數(shù)為0.10份、0.11份、0.12份、0.13份、0.14份、0.15份、0.16份、0.17份、0.18份、0.19份、0.20份或它們之間的任意重量份數(shù)。