CN106064911A - 一种3d打印用干混砂浆材料及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3D打印用干混砂浆材料及其制备和应用。所述干混砂浆材料由水泥、砂、矿物活性掺和料、粉体减水剂、粘度调节剂、自支撑粘聚功能剂、速凝剂和增强纤维组成，计量称取相应组分经搅拌混合均匀后得到所述干混砂浆材料。本发明改变了传统水泥材料的流变特征，使得其具有类黏土强塑形的自支撑性能，类似于面团状，可进行揉、捏、拉伸造型制备异形构件，待其自然水化固化后将构件形状保留，在无支撑条件下，直接制备各种异形结构构件，避免了模具生产对资源的浪费，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑材料，尤其是涉及一种可进行3D打印的干混砂浆材料及其制备方法。
背景技术
新拌合水泥混凝土材料，具有一定的工作性能，在外界模具约束下，新拌合混凝土通过流动填满模具，表现为可塑性；随着水泥水化反应的进行(达到初凝、终凝阶段)，新拌合混凝土逐渐失去流动性，使得水泥状态不再发生自发改变，从而保持模具的形状，失去可塑性。在该过程中，水泥的成型需要依靠外加模具，而可塑性表现为水泥经流动或者振捣工艺填满模具。
无机硅酸盐材料黏土，与适量水混合后形成泥团，具有很好的结合特性，在外力作用下，泥团发生变形但不开裂，外力散去后，仍能保持原有形状不变，可以形成开口的自支撑结构。这种性质称为黏土的可塑性。
比较水泥的可塑性与黏土的可塑性可以看出，水泥自身的坍塌特性，使得其不能具有外力撤去后保持形状的能力(自支撑特性)。
发明内容
本发明的目的就是改变传统水泥混凝土成型特征，提供一种具有类黏土可揉、捏塑形特征的水泥干混砂浆材料及其制备方法。
一种3D打印用干混砂浆材料，由水泥、砂、矿物活性掺和料、粉体减水剂、增强纤维及粘度调节剂、自支撑粘聚功能剂和速凝剂组成，按以下重量组分的原料组成含量：
水泥100份，砂50~200份，矿物活性掺和料5~40份，粉体减水剂0.05~2份，粘度调节剂0.01~0.5份，自支撑粘聚功能剂0.5~10份，速凝剂1~10份，增强纤维0.5~20份。
所述的水泥为强度不低于42.5的普通硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种；所述砂为石英砂、白晶砂、河沙中的一种，砂最大粒径为5 mm；
所述矿物活性掺和料包括偏高岭土、硅灰、粉煤灰、磨细矿渣的两种或多种复配活性组分，优选以下组分及重量份比例：偏高岭土：硅灰：粉煤灰或磨细矿渣=1:0.5~1.5:0~1.5。。
所述的粉体减水剂为粉体聚羧酸减水剂、粉体萘系减水剂、粉体三聚氰胺减水剂中的一种。
所述的粘度调节剂为甲基纤维素醚、甲基羟丙基纤维素醚、甲基羟乙基纤维素醚中的一种或多种。
所述的自支撑粘聚功能剂为超细聚乙烯醇微粉、水泥触变润滑剂中的一种或多种。所述的聚乙烯醇微粉的分子量为5~20万，粘度15~50 mPa.s；所述的水泥触变润滑剂为硅酸镁铝、淀粉醚类中的一种。
所述的速凝剂选自碳酸钠、碳酸锂、铝酸盐、硅酸盐中的一种或几种；
所述的增强纤维为长度为3~40 mm的聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维、钢纤维中的一种或几种。
本发明还公开了所述3D打印用干混砂浆材料的制备及应用方法，采用以下步骤：
（1）根据配方，按重量份分别计量水泥，砂，矿物活性掺和料，粉体减水剂，粘度调节剂，自支撑粘聚功能剂，速凝剂，增强纤维，并依次加入到干混搅拌设备中搅拌混合均匀，从而得到类黏土强可塑形干混砂浆；
（2）将所述类黏土强可塑形干混砂浆加入到砂浆搅拌机中，加入相应重量25~40份水，混合搅拌均匀，得到一种新拌合可塑性浆料；
（3）根据应用需求，对所述浆料进行相应的挤压、揉捏以制备获得特定的形状和造型；或按照水泥3D打印工艺对所述浆料进行挤出堆积成型，制备相应的构件。
本发明的3D打印用干混砂浆材料与现有技术相比，具有以下有益效果：
（1）干混砂浆改变了传统水泥材料的流变特征，使得其具有类黏土强塑形的自支撑性能，类似于面团状，可直接进行揉、捏、拉伸造型制备异形构件，待其自然水化固化后将构件形状保留。从而免去了对模具的依赖，在无支撑条件下，直接制备各种异形结构构件。
（2）干混砂浆材料可满足水泥3D打印技术要求，有效缩短了装饰制品生产中模具加工的时间，避免模具材料的浪费，提高生产效率
（3）材料强度高、稳定性好、变形小。
（4）材料施工方便，应用简单，加水搅拌即可使用，可以随意制备任何形状的结构。
附图说明
图1为本发明3D打印用干混砂浆材料制品的外形特征示意图。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
（1）根据配方，按重量份分别计量普通硅酸盐水泥100份，石英砂50份，偏高岭土10份、硅灰15份、粉煤灰15份，粉体聚羧酸减水剂2份，甲基纤维素醚0.5份，超细聚乙烯醇微粉10份，碳酸钠10份，聚乙烯醇纤维10份，钢纤维10份，并依次加入干混搅拌设备中搅拌混合均匀，按一定重量进行包装分包，从而得到类黏土强可塑形干混砂浆；
（2）将所述类黏土强可塑形干混砂浆加入到砂浆搅拌机中，加入相应重量25份水，混合搅拌均匀，得到新拌合可塑性浆料；
（3）根据应用需求，对所述浆料进行相应的挤压、揉捏以制备获得特定的形状和造型。
实施例2
（1）根据配方，按重量份分别计量白色硅酸盐水泥100份，白晶砂200份，偏高岭土3.3份、硅灰1.7份，粉体萘系减水剂0.05份，甲基羟丙基纤维素醚0.01份，硅酸镁铝水泥触变润滑剂0.5份，碳酸锂1份，聚丙烯纤维0.3份、耐碱玻璃纤维0.2份，并依次加入干混搅拌设备中搅拌混合均匀，按一定重量进行包装分包，从而得到类黏土强可塑形干混砂浆；
（2）将所述类黏土强可塑形干混砂浆加入到砂浆搅拌机中，加入相应重量40份水，混合搅拌均匀，得到新拌合可塑性浆料；
（3）根据应用需求，按照水泥3D打印工艺对所述浆料进行挤出堆积成型，制备相应的构件。
实施例3
（1）根据配方，按重量份分别计量硫铝酸盐水泥100份，河沙100份，磨细矿渣10份、磨细矿渣5份，粉体三聚氰胺减水剂1份，甲基纤维素醚0.1份、甲基羟乙基纤维素醚0.2份，淀粉醚类水泥触变润滑剂5份，铝酸盐3份、硅酸盐3份，玄武岩纤维12份，并依次加入干混搅拌设备中搅拌混合均匀，按一定重量进行包装分包，从而得到类黏土强可塑形干混砂浆；
（2）将所述类黏土强可塑形干混砂浆加入到砂浆搅拌机中，加入相应重量30份水，混合搅拌均匀，得到新拌合可塑性砂浆；
（3）根据应用需求，对所述浆料进行相应的挤压、揉捏以制备获得特定的形状和造型。
Claims (10)
1.一种3D打印用干混砂浆材料，其特征在于：包括以下组分的原料及含量：
水泥 100份，
砂 50~200份，
矿物活性掺和料 5~40份，
粉体减水剂 0.05~2份，
粘度调节剂 0.01~0.5份，
自支撑粘聚功能剂 0.5~10份，
速凝剂 1~10份，
增强纤维 0.5~20份。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印用干混砂浆材料，其特征在于：所述的水泥为强度不低于42.5的普通硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥的一种；所述砂为石英砂、白晶砂、河沙中的一种，最大粒径为5 mm。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印用干混砂浆材料，其特征在于：所述矿物活性掺和料包括偏高岭土、硅灰、粉煤灰、磨细矿渣中的两种或多种复配活性组分。
4.根据权利要求3所述的一种3D打印用干混砂浆材料，其特征在于：所述矿物活性掺和料的组分及重量份比例：偏高岭土：硅灰：粉煤灰或磨细矿渣=1:0.5~1.5:0~1.5。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印用干混砂浆材料，其特征在于：所述的粉体减水剂为粉体聚羧酸减水剂、粉体萘系减水剂、粉体三聚氰胺减水剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印用干混砂浆材料，其特征在于：所述的粘度调节剂为甲基纤维素醚、甲基羟丙基纤维素醚、甲基羟乙基纤维素醚中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印用干混砂浆材料，其特征在于：所述的自支撑粘聚功能剂为超细聚乙烯醇微粉、水泥触变润滑剂中的一种或多种；所述的聚乙烯醇微粉的分子量为5~20万，粘度15~50 mPa.s；所述的水泥触变润滑剂为硅酸镁铝、淀粉醚类中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种3D打印用干混砂浆材料，其特征在于：所述的速凝剂选自碳酸钠、碳酸锂、铝酸盐、硅酸盐中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种3D打印用干混砂浆材料，其特征在于：所述的增强纤维为长度为3~40 mm的聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、耐碱玻璃纤维、玄武岩纤维、钢纤维中的一种或几种。
10.一种权利要求1-9任一项所述的3D打印用干混砂浆材料的应用方法，其特征在于：采用以下步骤：
（1）根据配方，按重量份分别计量水泥，砂，矿物活性掺和料，粉体减水剂，粘度调节剂，自支撑粘聚功能剂，速凝剂和增强纤维，并依次加入到干混搅拌设备中搅拌混合均匀，从而得到类黏土强可塑形干混砂浆；
（2）将所述类黏土强可塑形干混砂浆加入到砂浆搅拌机中，加入相应重量25~40份水，混合搅拌均匀，得到一种新拌合可塑性浆料；
（3）根据应用需求，对所述浆料进行相应的挤压、揉捏以获得特定的形状和造型；或按照水泥3D打印工艺对所述浆料进行挤出堆积成型，制备相应的构件。
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