CN106380107A - 一种3d打印房屋料浆用泵送剂 - Google Patents

一种3d打印房屋料浆用泵送剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种3D打印房屋料浆用泵送剂，按照重量分数比，包含以下组分原料：减水剂10～18份、缓凝剂10～15份、润滑剂7～11份、引气剂1～2份、保塑剂0.05～0.2份、3‑[(2,4‑二氯)苯基]‑2‑丙烯酸0.1～0.3份、硫酸铵0.01～0.02份、石墨0.05～0.07份、亚油酸0.01～0.03份和蜂蜜0.01～0.02份。本发明3D打印房屋料浆用泵送剂，可显著提高料浆和易性，改善可泵性；同时，可提高3D打印房屋料浆的密实性、耐久性和抗渗性。

Description

一种3D打印房屋料浆用泵送剂
技术领域
本发明涉及一种料浆用泵送剂，特别涉及一种3D打印房屋料浆用泵送剂。
背景技术
3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。现在，3D打印技术已开始尝试用于房屋的建造。与传统建筑技术相比，3D打印建筑技术的优势体现在：速度快——比传统建筑技术快10倍以上；可以制造出传统方式很难建造的复杂多样化建筑，且无需使用模板，降低了建筑成本；不需数量庞大的建筑工人，降低了施工中的安全风险；并且减少了废弃副产品，可以有效的利用建筑材料，大大减少水泥需求量，同时可减少建筑垃圾，具有低碳、绿色、环保的特点。
由于建筑物自身的特点，建筑物在打印制造过程中及制造完成后，对所用材料的施工性能、力学性能、功能性、耐久性以及经济性等有特定的要求，就目前情况而言，水泥混凝土依然是制造建筑物的首选，但由于打印建筑采用无模板、挤出并叠加成型的施工方式，对建筑材料的性能提出了更高的要求，传统的水泥混凝土并不适合用作3D打印建筑材料。
泵送剂，又称为混凝土泵送剂，它是一种改善混凝土泵送性能的外加剂，具有卓越的减水增强效果和缓凝保塑性能，具有高流化、粘聚、润滑、缓凝的功效，适合制作高强型或者流态型的混凝土。现今3D打印建筑材料一般采用水泥为基材，制备一种适合3D打印的水泥基复合建筑材料，运用于3D打印房屋技术。3D打印建筑材料不同于实体建筑用材的混凝土，其材料更为细腻、连续性更好，适用于实体建筑材料所用的混凝土的泵送剂不适用于3D打印房屋所用的建筑材料，因此，现今亟需一种适用于3D打印房屋料浆用的泵送剂。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明针对现今3D打印房屋技术中以水泥基材料制备成的建筑材料，发明一种泵送剂，专用于3D打印房屋的建筑材料，从而提高3D打印房屋料浆的和易性和可泵性；同时，提高3D打印建筑材料的密实性、耐久性和抗渗性。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种3D打印房屋料浆用泵送剂，按照重量分数比，包含以下组分原料：减水剂10～18份、缓凝剂10～15份、润滑剂7～11份、引气剂1～2份、保塑剂0.05～0.2份、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸0.1～0.3份、硫酸铵0.01～0.02份、石墨0.05～0.07份、亚油酸0.01～0.03份和蜂蜜0.01～0.02份。
其中，所述的减水剂为木质素磺酸钠、聚萘甲醛磺酸钠盐、三聚氰胺甲醛缩聚物或聚羧酸钠减水剂中的一种。
其中，所述的缓凝剂为柠檬酸、磷酸盐或锌盐中的一种。
其中，所述的润滑剂为膨润土、硅胶或磷酸酯中的一种。
其中，所述的引气剂为松香引气剂(型号DH-4013)、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、三萜皂苷或木质素磺酸钙中的一种。
其中，所述的保塑剂为硅藻土、甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素醚、甲基羟丙基纤维素醚、羧甲基纤维素或木质纤维素中的一种。
其中，所述的蜂蜜为蜂蜜与水按照质量比1:0.3～0.5混合，在温度为40～50℃下加热1～5min所得。
3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸，理化性质:外观：白色结晶性粉末；天然存在于肉桂、罗勒、白千层、苏和香脂、秘鲁香脂、可可叶中。
本发明泵3D打印房屋料浆用泵送剂在实际运用过程中，按照基料质量比的0.8～1.5％添加。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明3D打印房屋料浆用泵送剂可显著提高料浆和易性，改善可泵性；同时，在3D打印房屋技术使用过程中，其减水率和抗压强度比数据性能较好，说明本发明产品性能佳；进一步的，本发明产品能显著提高3D打印房屋料浆的密实性、耐久性和抗渗性。
具体实施方式
下面结合本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
一种3D打印房屋料浆用泵送剂，以kg为单位，称取所需的各组分原料：减水剂三聚氰胺甲醛缩聚物10kg、缓凝剂硫酸锌(锌盐)10kg、润滑剂磷酸甲酯(磷酸酯)7kg、引气剂木质素磺酸钙1kg、保塑剂羧甲基纤维素0.05kg、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸0.1kg、硫酸铵0.01kg、石墨0.05kg、亚油酸0.01～0.03kg和蜂蜜0.01kg；其中，蜂蜜为蜂蜜与水按照质量比1:0.3混合，在温度为50℃下加热1min所得；然后将称取所得各组分原料混合，搅拌均匀，即得。
实施例2
一种3D打印房屋料浆用泵送剂，以kg为单位，称取所需的各组分原料：减水剂聚萘甲醛磺酸钠盐18kg、缓凝剂磷酸钙(磷酸盐)15kg、润滑剂膨润土11kg、引气剂十二烷基苯磺酸钠2kg、保塑剂甲基羟乙基纤维素醚0.2kg、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸0.3kg、硫酸铵0.02kg、石墨0.07kg、亚油酸0.03kg和蜂蜜0.02kg；其中，蜂蜜为蜂蜜与水按照质量比1:0.5混合，在温度为40℃下加热5min所得；然后将称取所得各组分原料混合，搅拌均匀，即得。实施例3
一种3D打印房屋料浆用泵送剂，以kg为单位，称取所需的各组分原料：减水剂木质素磺酸钠14kg、缓凝剂柠檬酸13kg、润滑剂硅胶9kg、型号DH-4013的松香引气剂1.5kg、保塑剂硅藻土0.13kg、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸0.2kg、硫酸铵0.02kg、石墨0.06kg、亚油酸0.02kg和蜂蜜0.01kg；其中，蜂蜜为蜂蜜与水按照质量比1:0.4混合，在温度为45℃下加热3min所得；然后将称取所得各组分原料混合，搅拌均匀，即得。
实施例4
一种3D打印房屋料浆用泵送剂，以kg为单位，称取所需的各组分原料：减水剂木质素磺酸钠14kg、缓凝剂柠檬酸13kg、润滑剂硅胶9kg、型号DH-4013的松香引气剂1.5kg、保塑剂硅藻土0.13kg、硫酸铵0.02kg、石墨0.06kg、亚油酸0.02kg和蜂蜜0.01kg；其中，蜂蜜为蜂蜜与水按照质量比1:0.4混合，在温度为45℃下加热3min所得；然后将称取所得各组分原料混合，搅拌均匀，即得。
减水率试验
1.材料准备
①普通3D打印的水泥基复合建筑材料
以kg为单位，称取所需的各组分原料：普通硅酸盐水泥100kg，矿渣微粉60kg，淀粉醚0.5kg，玄武岩纤维0.3kg，粉末填料80kg，细度模数为2.5的中砂200kg，碎石(粒径≤10mm)300kg。
②添加了本发明实施例3所得泵送剂的普通3D打印的水泥基复合建筑材料
以kg为单位，称取所需的各组分原料：普通硅酸盐水泥100kg，矿渣微粉60kg，淀粉醚0.5kg，玄武岩纤维0.3kg，粉末填料80kg，细度模数为2.5的中砂200kg，碎石(粒径≤10mm)300kg，泵送剂；以普通硅酸盐水泥，矿渣微粉，淀粉醚，玄武岩纤维，粉末填料，细度模数为2.5的中砂和碎石(粒径≤10mm)为基料，泵送剂添加量为基料质量比的1.5％，即11.1kg。
③添加了本发明实施例4所得泵送剂的普通3D打印的水泥基复合建筑材料
以kg为单位，称取所需的各组分原料：普通硅酸盐水泥100kg，矿渣微粉60kg，淀粉醚0.5kg，玄武岩纤维0.3kg，粉末填料80kg，细度模数为2.5的中砂200kg，碎石(粒径≤10mm)300kg；以普通硅酸盐水泥，矿渣微粉，淀粉醚，玄武岩纤维，粉末填料，细度模数为2.5的中砂和碎石(粒径≤10mm)为基料，泵送剂添加量为基料质量比的1.5％，即11.1kg。
2.搅拌
采用60L自落式搅拌机，将上述①、②、③所得3D打印的水泥基复合建筑材料分别放入搅拌机中，搅拌3～7min，出料后人工翻拌2～3次再行试验。
注：各3D打印的水泥基复合建筑材料及试验环境温度均应保持在(20±3)℃。
测定步骤
1.按①所得3D打印的水泥基复合建筑材料；
2.控制用水量，测定①所得3D打印的水泥基复合建筑材料的坍落度，使①所得3D打印的水泥基复合建筑材料的坍落度达(80土l0)mm，记录此时的单位用水量m0；
3.按②所得3D打印的水泥基复合建筑材料；
4.控制用水量，测定②所得3D打印的水泥基复合建筑材料的坍落度，使②所得3D打印的水泥基复合建筑材料的坍落度达(80土l0)mm，记录此时的单位用水量m1；
5.按③所得3D打印的水泥基复合建筑材料；
6.控制用水量，测定③所得3D打印的水泥基复合建筑材料的坍落度，使③所得3D打印的水泥基复合建筑材料的坍落度达(80土l0)mm，记录此时的单位用水量m1’；
按上述试验步骤再重复做两批次。
试验结果及评定
减水率按式下列计算：
W R = m 0 - m 1 m 0 × 100
WR减水率，％；m0基准混凝土单位用水量，kg/rn3；m1掺外加剂混凝土单位用水量，kg/rn3；m1’在公式中等同于m1，代入计算。以三批试验的算术平均值作为计算结果，所得数据如表1中所示：
表1
检测项目 ① ② ③
水m0/m1/m1’ m0＝200kg/m3 m1＝140kg/m3 m1’＝154kg/m3
坍落度(mm) 80 79 80
减水率(％) —— 30 23
抗压强度比试验
按下式计算抗压强度比：
式中：Rs—抗压强度比，％；Rt—掺外加剂混凝土的抗压强度，MPa；R0—基准混凝土的抗压强度，MPa。
将上述①、②、③所得3D打印的水泥基复合建筑材料，混合，压成膜，放在常温干燥室内保养，第0.5h、1.5h，3.0h分别测定其抗压强度。以三批试验的算术平均值作为计算结果，所得数据如表2中所示：
表2
由表1中可以看出，本发明3D打印房屋料浆用泵送剂添加在D打印的水泥基复合建筑材料中，其减水率符合《GB8076-2008》高性能外添加剂的要求，而③中所述添加剂其减水率符合高效外添加剂的要求，说明本发明产品性能佳。
由表2中可以看出，本发明3D打印房屋料浆用泵送剂的使用，其抗压强度比符合《GB8076-2008》高性能外添加剂的要求，而③中所述添加剂所能实现的性能比本发明差，说明本发明不论是从其减水率而言还是抗压强度比而言，都是最佳的。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种3D打印房屋料浆用泵送剂，其特征在于，按照重量分数比，包含以下组分原料：减水剂10～18份、缓凝剂10～15份、润滑剂7～11份、引气剂1～2份、保塑剂0.05～0.2份、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸0.1～0.3份、硫酸铵0.01～0.02份、石墨0.05～0.07份、亚油酸0.01～0.03份和蜂蜜0.01～0.02份。
2.根据权利要求1所述3D打印房屋料浆用泵送剂，其特征在于：所述的减水剂为木质素磺酸钠、聚萘甲醛磺酸钠盐、三聚氰胺甲醛缩聚物或聚羧酸钠减水剂中的一种。
3.根据权利要求1所述3D打印房屋料浆用泵送剂，其特征在于：所述的缓凝剂为柠檬酸、磷酸盐或锌盐中的一种。
4.根据权利要求1所述3D打印房屋料浆用泵送剂，其特征在于：所述的润滑剂为膨润土、硅胶或磷酸酯中的一种。
5.根据权利要求1所述3D打印房屋料浆用泵送剂，其特征在于：所述的引气剂为松香引气剂、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、三萜皂苷或木质素磺酸钙中的一种。
6.根据权利要求1所述3D打印房屋料浆用泵送剂，其特征在于：所述的保塑剂为硅藻土、甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素醚、甲基羟丙基纤维素醚、羧甲基纤维素或木质纤维素中的一种。
7.根据权利要求1所述3D打印房屋料浆用泵送剂，其特征在于：所述的蜂蜜为蜂蜜与水按照质量比1:0.3～0.5混合，在温度为40～50℃下加热1～5min所得。
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