CN110078435A - 一种水泥基3d打印墙体材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种水泥基3D打印墙体材料及制备方法，该材料各组分按质量比分配如下：普通硅酸盐水泥30‑60份，粉煤灰10‑25份，膨胀剂4‑8份，河砂180‑300份，聚合物纤维0.1‑2.5份，纤维素醚0.1‑2.0份，硫酸铝1‑8份，减水剂0.4‑1.0份，聚乙二醇0.02‑1.0份，三乙醇胺0.05‑1.2份，水20‑60份。该材料早期强度高、后期强度也没有降低，干缩性能良好；并且可以有效降低墙体生产成本造价，以机械化部分取代人工，智能化打印墙体。

Description

一种水泥基3D打印墙体材料及制备方法
技术领域
本申请涉及一种水泥基3D打印墙体材料，属于建筑领域。
背景技术
作为第三次工业革命的新兴技术——3D打印技术，已越来越受到各国各个行业的的关注。在航空航天，医疗教育，工业设计，汽车产业等行业中，3D打印技术已较为成熟。激光直接加工金属技术发展较快，已基本满足特种零部件的机械性能要求，有望率先应用于航天、航空装备制造；生物细胞3D打印技术取得显著进展，已可以制造立体的模拟生物组织，为我国生物、医学领域尖端科学研究提供关键的技术支撑。
而3D打印技术在建筑行业的发展相对较为缓慢。但墙体3D打印有着严格用料、节省人工、尺寸准确等优势，同时3D 打印墙体无需传统模板，可有效控制建筑材料的浪费。因此墙体 3D 打印又具备了先进制造的特征，因此研究一种水泥基3D打印墙体材料具有重要意义，但是目前墙体打印过程中存在底层材料凝结时间慢、强度上升慢的问题。
发明内容
发明目的：
本申请提供一种水泥基3D打印墙体材料，其目的是解决墙体打印过程中底层材料凝结时间慢、强度上升慢的问题，从而可以打印更高的建筑。
技术方案：
水泥基3D打印墙体材料，其特征在于：该材料各组分按质量比分配如下：普通硅酸盐水泥30-60份，粉煤灰10-25份，膨胀剂4-8份，河砂180-300份，聚合物纤维0.1-2.5份，纤维素醚0.1-2.0份，硫酸铝1-8份，减水剂0.4-1.0份，聚乙二醇0.02-1.0份，三乙醇胺0.05-1.2份，水20-60份。
所述的水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间大于45min，终凝时间小于600min，比表面积大于300m2/kg。
所述的粉煤灰为I级粉煤灰，细度8-12。
所述的膨胀剂性能如下，膨胀率：15天纵向限制膨胀率大于0.02%，180天纵向限制干缩率小于0.02%。所选河砂粒径为0.15mm-1.18mm。
所述的聚合物纤维为聚丙烯纤维，直径为13-48μm，长度为3-15mm。.
所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，颗粒度：100目通过率大于98.5%，比重1.26~1.31。密度约为0.92g/m3,抗拉强度³600MPa。
所述的减水剂为聚羧酸型高效减水剂，减水率大于25%。
所述的聚乙二醇为稳定的、不易变质的，密度1.125-1.270g/ml。
如权利要求1所述的水泥基3D打印墙体材料，其制备方法如下：首先按比例将水泥、粉煤灰、河砂、膨胀剂、纤维素醚和硫酸铝放入搅拌机中混合均匀；再将聚合物纤维分散到搅拌均匀的干料中继续搅拌至均匀；然后将减水剂、聚乙二醇、三乙醇胺、水的混合溶液加入搅拌机内，搅拌直至变成牙膏状粘性浆体状态；在4-20MPa的压力下，通过一条输送管将混合均匀的砂浆泵送至3D打印设备中，按照已调试完毕的程序分层进行3D墙体打印。
纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，外观白色或类白色粉末，颗粒度：100目通过率大于98.5%，炭化温度：280~300℃，表观密度：0.25-0.70g/cm3,比重1.26~1.31，表面张力：2%。
硫酸铝为白色粉末，极易溶于水。
减水剂为聚羧酸型高效减水剂，减水率大于25%。
聚乙二醇为稳定的、不易变质的，25℃时密度为1.27g/ml。
三乙醇胺具有增稠早强的作用。
优点效果：
本发明提供一种水泥基3D打印墙体材料，该材料早期强度高、后期强度也没有降低，干缩性能良好；并且可以有效降低墙体生产成本造价，以机械化部分取代人工，智能化打印墙体。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明进行进一步阐述，但不限于本发明。
实施例1
一种水泥基3D打印墙体材料，由下述重量份配比的原料制成：水泥40份，粉煤灰15份，膨胀剂5份，河砂200份，聚合物纤维0.2份，纤维素醚0.05份，硫酸铝2份，减水剂0.5份，聚乙二醇0.05份，三乙醇胺0.05份，水40份。
通过输送管将搅拌均匀的以上配比的水泥砂浆泵送至3D打印设备中，按所需要求进行3D墙体打印。经试验，该材料的性能如下：1d抗压强度为1.697MPa；
3d抗压强度为3.780 MPa ；28d抗压强度为10.034MPa，折压比为32.208%；28d干缩率为0.052%，90d干缩率为0.126%。
实施例2
一种水泥基3D打印墙体材料，由下述重量份配比的原料制成：水泥40份，粉煤灰15份，膨胀剂5份，河砂200份，聚合物纤维0.2份，纤维素醚0.1份，硫酸铝3份，减水剂0.5份，聚乙二醇0.08份，三乙醇胺0.1份，水40份。
通过输送管将搅拌均匀的以上配比的水泥砂浆泵送至3D打印设备中，按所需要求进行3D墙体打印。经试验，该材料的性能如下：1d抗压强度为2.233MPa；
3d抗压强度为4.275 MPa ；28d抗压强度为10.599MPa，折压比为33.039%；28d干缩率为0.069%，90d干缩率为0.143%。
实施例3
一种水泥基3D打印墙体材料，由下述重量份配比的原料制成：水泥50份，粉煤灰22份，膨胀剂5份，河砂250份，聚合物纤维0.2份，纤维素醚0.1份，硫酸铝3份，减水剂0.6份，聚乙二醇0.08份，三乙醇胺0.1份，水45份。
通过输送管将搅拌均匀的以上配比的水泥砂浆泵送至3D打印设备中，按所需要求进行3D墙体打印。经试验，该材料的性能如下：1d抗压强度为2.407MPa；
3d抗压强度为4.863MPa ；28d抗压强度为11.051MPa，折压比为33.351%；28d干缩率为0.055%，90d干缩率为0.130%。
实施例4：
一种水泥基3D打印墙体材料，由下述重量份配比的原料制成：水泥30份，粉煤灰25份，膨胀剂8份，河砂300份，聚合物纤维0.1份，纤维素醚2.0份，硫酸铝1份，减水剂0.4份，聚乙二醇1.0份，三乙醇胺1.2份，水20份。
通过输送管将搅拌均匀的以上配比的水泥砂浆泵送至3D打印设备中，按所需要求进行3D墙体打印。经试验，该材料的性能如下：1d抗压强度为2.306MPa；
3d抗压强度为4.575MPa ；28d抗压强度为10.851MPa，折压比为33.106%；28d干缩率为0.056%，90d干缩率为0.136%。
实施例5：
一种水泥基3D打印墙体材料，由下述重量份配比的原料制成：水泥60份，粉煤灰10份，膨胀剂4份，河砂180份，聚合物纤维2.5份，纤维素醚2.0份，硫酸铝8份，减水剂1.0份，聚乙二醇0.02份，三乙醇胺1.2份，水60份。
通过输送管将搅拌均匀的以上配比的水泥砂浆泵送至3D打印设备中，按所需要求进行3D墙体打印。经试验，该材料的性能如下：1d抗压强度为2.411MPa；
3d抗压强度为4.673MPa ；28d抗压强度为11.031MPa，折压比为33.115%；28d干缩率为0.061%，90d干缩率为0.141%。

Claims (9)

1.水泥基3D打印墙体材料，其特征在于：该材料各组分按质量比分配如下：普通硅酸盐水泥30-60份，粉煤灰10-25份，膨胀剂4-8份，河砂180-300份，聚合物纤维0.1-2.5份，纤维素醚0.1-2.0份，硫酸铝1-8份，减水剂0.4-1.0份，聚乙二醇0.02-1.0份，三乙醇胺0.05-1.2份，水20-60份。
2.根据权利要求1所述的水泥基3D打印墙体材料，其特征在于：所述的水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间大于45min，终凝时间小于600min，比表面积大于300m2/kg。
3.根据权利要求1所述的水泥基3D打印墙体材料，其特征在于：所述的粉煤灰为I级粉煤灰，细度8-12。
4.根据权利要求1所述的水泥基3D打印墙体材料，其特征在于：所述的膨胀剂性能如下，膨胀率：15天纵向限制膨胀率大于0.02%，180天纵向限制干缩率小于0.02%；
所选河砂粒径为0.15mm-1.18mm。
5.根据权利要求1所述的水泥基3D打印墙体材料，其特征在于：所述的聚合物纤维为聚丙烯纤维，直径为13-48μm，长度为3-15mm。
6.根据权利要求1所述的水泥基3D打印墙体材料，其特征在于：所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，颗粒度：100目通过率大于98.5%，比重1.26~1.31。
7.根据权利要求1所述的水泥基3D打印墙体材料，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸型高效减水剂，减水率大于25%。
8.根据权利要求1所述的水泥基3D打印墙体材料，其特征在于：所述的聚乙二醇为稳定的、不易变质的，密度1.125-1.270g/ml。
9.如权利要求1所述的水泥基3D打印墙体材料，其制备方法如下：首先按比例将水泥、粉煤灰、河砂、膨胀剂、纤维素醚和硫酸铝放入搅拌机中混合均匀；再将聚合物纤维分散到搅拌均匀的干料中继续搅拌至均匀；然后将减水剂、聚乙二醇、三乙醇胺、水的混合溶液加入搅拌机内，搅拌直至变成牙膏状粘性浆体状态；在4-20MPa的压力下，通过一条输送管将混合均匀的砂浆泵送至3D打印设备中，按照已调试完毕的程序分层进行3D墙体打印。
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