CN106396467A - 一种3d打印房屋料浆用促凝早强剂 - Google Patents

一种3d打印房屋料浆用促凝早强剂 Download PDF

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邹阳陈
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Abstract

本发明公开了一种3D打印房屋料浆用促凝早强剂，按照重量份数比，包含以下组分原料：无水硫酸钠50～100份、亚硝酸钙1～7份、硫酸铝5～7份、腐植酸5～10份、瓜尔胶0.1～0.3份、3‑[(2,4‑二氯)苯基]‑2‑丙烯酸5～7份、填充剂10～20份和添加剂1～3份。本发明促凝早强剂专用于3D打印房屋，能促进3D打印房屋料浆凝结和硬化，且此类浆料凝结后强度发展比常规早强剂更迅速；进一步的本发明早强剂各原料成本低，适用性较广。

Description

一种3D打印房屋料浆用促凝早强剂
技术领域
本发明涉及一种促凝早强剂，特别涉及一种3D打印房屋料浆用促凝早强剂。
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。
早强剂尽管生产和应用历史较长，但随着人们对氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子和碱金属离子等对混凝土性能和长期稳定性潜在危害的认识程度的加深，以及大掺量矿渣粉或粉煤灰混凝土的开发，在早强剂方面还需做大量的工作。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早强剂不适用于3D打印房屋所用的建筑材料，因此，现今亟需一种适用于3D打印房屋料浆用的早强剂。
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
本发明的目的在于提供一种促凝早强剂，旨在用于3D打印房屋料浆用途，本发明早强剂对环境友好，使用过程中对人体无副作用，能促进3D打印房屋过程中所用的水泥基建筑材料凝结和快速硬化。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种3D打印房屋料浆用促凝早强剂，按照重量份数比，包含以下组分原料：无水硫酸钠50～100份、亚硝酸钙1～7份、硫酸铝5～7份、腐植酸5～10份、瓜尔胶0.1～0.3份、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸5～7份、填充剂10～20份和添加剂1～3份。
其中，所述的填充剂为二氧化钛、氧化锌或三氧化二锑中的一种。
其中，所述的添加剂由塘泥、糖稀、无水硫酸铜和天然高分子材料组成。
其中，所述的添加剂按照重量份数比，由塘泥10～30份、糖稀10～16份、无水硫酸铜5～9份和天然高分子材料11～18份组成。
其中，所述的天然高分子材料为琼脂、木质素、甘蔗渣或马铃薯淀粉中的一种。
其中，所述的马铃薯淀粉为新鲜马铃薯70～80℃烘干5～10min，打成粉末，即得。
本发明3D打印房屋料浆用促凝早强剂掺量为基料的1.5～4.5％，基料即为3D打印房屋的建筑用料——水泥基建筑基料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明促凝早强剂专用于3D打印房屋，能促进3D打印房屋料浆凝结和快速硬化，且此类浆料凝结后强度发展比常规早强剂更快；进一步的本发明早强剂各原料成本低，适用性较广。
具体实施方式
下面结合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打印房屋料浆用促凝早强剂，以kg为单位，称取所需的各组分原料：无水硫酸钠50kg、亚硝酸钙1kg、硫酸铝5kg、腐植酸5kg、瓜尔胶0.1kg、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸5kg、填充剂氧化锌10kg和添加剂1kg；其中，添加剂由塘泥10kg、糖稀10kg、无水硫酸铜5kg和天然高分子材料琼脂11kg组成；将上述称取所得各组分原料混合，搅拌均匀即得。
实施例2
一种3D打印房屋料浆用促凝早强剂，以kg为单位，称取所需的各组分原料：无水硫酸钠100kg、亚硝酸钙7kg、硫酸铝7kg、腐植酸10kg、瓜尔胶0.3kg、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸7kg、填充剂三氧化二锑20kg和添加剂3kg；其中，添加剂由塘泥30kg、糖稀16kg、无水硫酸铜9kg和天然高分子材料马铃薯淀粉18kg组成；其中，马铃薯淀粉为新鲜马铃薯70～80℃烘干5～10min，打成粉末，即得；将上述称取所得各组分原料混合，搅拌均匀即得。
实施例3
一种3D打印房屋料浆用促凝早强剂，以kg为单位，称取所需的各组分原料：无水硫酸钠75kg、亚硝酸钙4kg、硫酸铝6kg、腐植酸7kg、瓜尔胶0.2kg、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸6kg、填充剂二氧化钛15kg和添加剂2kg；其中，添加剂由塘泥20kg、糖稀13kg、无水硫酸铜7kg和天然高分子材料木质素15kg组成；将上述称取所得各组分原料混合，搅拌均匀即得。
实施例4
一种3D打印房屋料浆用促凝早强剂，以kg为单位，称取所需的各组分原料：无水硫酸钠75kg、亚硝酸钙4kg、硫酸铝6kg、腐植酸7kg、瓜尔胶0.2kg、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸6kg、填充剂二氧化钛15kg、添加剂2kg和桉叶素0.7kg；其中，添加剂由塘泥20kg、糖稀13kg、无水硫酸铜7kg和天然高分子材料木质素15kg组成；将上述称取所得各组分原料混合，搅拌均匀即得。
实施例5
一种促凝早强剂，以kg为单位，称取所需的各组分原料：无水硫酸钠75kg、亚硝酸钙4kg、硫酸铝6kg、腐植酸7kg、瓜尔胶0.2kg、填充剂二氧化钛15kg和添加剂2kg；其中，添加剂由塘泥20kg、糖稀13kg、无水硫酸铜7kg和天然高分子材料木质素15kg组成；将上述称取所得各组分原料混合，搅拌均匀即得。
实施例6
一种促凝早强剂，以kg为单位，称取所需的各组分原料：无水硫酸钠75kg、亚硝酸钙4kg、硫酸铝6kg、腐植酸7kg、瓜尔胶0.2kg、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸6kg和填充剂二氧化钛15kg；将上述称取所得各组分原料混合，搅拌均匀即得。
检测
普通3D打印的水泥基复合建筑材料——基料的准备
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；备6份，备用。
将实施例1～实施例6所得促凝早强剂，按照上述准备所得的3D打印水泥基基料质量百分数的3.5％，即加入26kg的促凝早强剂，分别与上述备用的3D打印的水泥基复合建筑材料——基料混合，即实施例1所得促凝早强剂26kg，与1份上述备用的3D打印的水泥基复合建筑材料混合，实施例2所得促凝早强剂26kg，与另一份上述备用的3D打印的水泥基复合建筑材料混合，此类；将所得促凝早强剂和3D打印的水泥基复合建筑材料的混合物在标准养护条件下进行养护并根据《普通混凝土力学性能试验标准》GB/T50081－2002及《砂浆、混凝土防水剂》JC474－1999试验规范，检测得混合物0.5h、1.5h、3.0hh的抗压强度和12h的抗压强度，以及12h龄期普通硅酸盐水泥混合物质量吸水量率。(注：因3D打印水泥基复合建筑材料与水泥成分类似，暂用适用于普通硅酸泥水泥的方法检测其各项数据)
质量吸水量率的测试：将12h龄期的促凝早强剂和3D打印的水泥基复合建筑材料的混合物放入烘箱中，在80℃下烘6h，烘干后称取试件质量并记下，在自然条件下将试件冷却至室温，然后放入水中，试件在水面上下的尺寸各50mm并保持水面高度不变，6h后用拧干的抹布擦干试件表面，称取饱和吸水后试件的质量，将饱和吸水的试件质量减去干试件的质量即为质量吸水量率。
上述实施例中所得数据如表1中数据所示。
由表1中数据可知，本发明3D打印房屋料浆用促凝早强剂在使用过程中强度增强明显，且其强度远远高于国家建筑行业标注。由实施例5、实施例6可知，本发明配方中3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸和本发明添加剂对产品性能影响较大，缺少这两种成分，其在一定时间内的强度远远达不到本发明所能实现的目的；进一步的由实施例4中所展示的数据可以看出，在本发明配方中添加桉叶素能更优化本发明配方，使得所得产品各项性能更优。
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 (6)

1.一种3D打印房屋料浆用促凝早强剂，其特征在于，按照重量份数比，包含以下组分原料：无水硫酸钠50～100份、亚硝酸钙1～7份、硫酸铝5～7份、腐植酸5～10份、瓜尔胶0.1～0.3份、3-[(2,4-二氯)苯基]-2-丙烯酸5～7份、填充剂10～20份和添加剂1～3份。
2.根据权利要求1所述3D打印房屋料浆用促凝早强剂，其特征在于：所述的填充剂为二氧化钛、氧化锌或三氧化二锑中的一种。
3.根据权利要求1所述3D打印房屋料浆用促凝早强剂，其特征在于：所述的添加剂由塘泥、糖稀、无水硫酸铜和天然高分子材料组成。
4.根据权利要求1所述3D打印房屋料浆用促凝早强剂，其特征在于：所述的添加剂按照重量份数比，由塘泥10～30份、糖稀10～16份、无水硫酸铜5～9份和天然高分子材料11～18份组成。
5.根据权利要求3所述3D打印房屋料浆用促凝早强剂，其特征在于：所述的天然高分子材料为琼脂、木质素、甘蔗渣或马铃薯淀粉中的一种。
6.根据权利要求5所述3D打印房屋料浆用促凝早强剂，其特征在于：所述的马铃薯淀粉为新鲜马铃薯70～80℃烘干5～10min，打成粉末，即得。
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