CN110480791A - 一种3d加筋混凝土胶凝材料混合打印设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备，包括浆料输送管、加料漏斗、搅龙、打印输送管道、出料口、纤维输送管道、传送齿轮、电机一和电机二，浆料输送管为加料漏斗输送混凝土胶凝材料，搅龙设于加料漏斗中并通过转轴与电机一相连，加料漏斗末端连接水平打印输送管道，打印输送管道内设置朝向出料口的单向阀，打印输送管道与纤维输送管道通过限位套管相连，纤维输送管道内设置输送增韧纤维的传送齿轮，传送齿轮与电机二相连。本发明的优点为：混凝土胶凝材料加筋、打印一体化迅速成型，施工简便，去除大量手工操作，自动化程度高，抗拉性能良好，经济有效，可广泛应用于具有承载力需求的混凝土结构构件。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备。
背景技术
目前，3D打印技术已经在航空、医疗、制造等行业广泛投入应用。由于混凝土材料抗拉强度低，因此限制了3D打印技术在建筑结构特别是承载结构中的应用。
为了提高混凝土的抗拉能力，传统加筋水泥基材料，如钢筋混凝土材料，施工过程一般是先人工绑扎钢筋，之后支护模板，再浇捣混凝土，并养护到一定龄期，再拆模成型。传统加筋水泥基材料的工序复杂，人工干预过多，施工时间冗长，材料、人工和时间成本耗费较大。
当前3D打印建筑中多采用水泥基胶凝材料，由于水泥基胶凝材料抗拉强度低，而建筑在服役过程中可能遭遇多类型荷载，抗拉性能差会导致所打印结构构件极易受到损害，加上传统的钢筋在3D打印中难于实现，故而限制了3D打印技术在建筑中的应用。并且，对于传统的短纤维增韧水泥基材料，由于传统短纤维拔出长度不足，纤维方向杂乱等原因，使得纤维的抗拉能力不能充分利用，混凝土抗拉强度提高有限。此外，大量纤维的掺入将导致混凝土流动性变差，在3D打印过程中极易堵塞打印口。
改善3D打印的制作工艺，提高打印混凝土抗拉性能对3D打印技术在建筑业的推广具有积极的推动作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种加筋、打印一体化迅速成型、施工简便、去除大量手工操作、自动化程度高、抗拉性能良好、经济有效、可广泛应用于具有承载力需求的结构构件的3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备，包括浆料输送管、加料漏斗、搅龙、打印输送管道、出料口、纤维输送管道、传送齿轮、电机一和电机二，浆料输送管为加料漏斗输送混凝土胶凝材料混凝土胶凝材料，搅龙设于加料漏斗中并通过转轴与电机一相连，加料漏斗末端连接水平打印输送管道，输送管道设置为矩形，打印输送管道内设置朝向出料口的单向阀，打印输送管道与纤维输送管道通过限位套管相连，纤维输送管道内设置输送增韧纤维的传送齿轮，传送齿轮与电机二相连。
进一步地，所述限位套管、单向阀、传送齿轮的开孔处于同一直线上。
进一步地，所述增韧纤维的输送速度与混凝土胶凝材料的打印速度相同。
进一步地，所述增韧纤维为单束或多束高韧性长纤维。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明一种3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备，利用水泥基胶凝材料快硬早强的特性和如PVA纤维的高增韧纤维的抗拉性能，采用3D打印技术，施工简便，无需模板，免去大量手工操作，自动化程度高；加筋、打印一体化迅速成型，抗拉性能良好；经济有效，可广泛应用于具有承载力需求的结构构件的3D打印上。
附图说明
图1是本发明一种3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备的结构示意图。
图2是本发明一种3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备的3D打印成型体断面示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细的描述。
如图1所示，一种3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备，包括浆料输送管1、加料漏斗2、搅龙3、打印输送管道4、出料口5、纤维输送管道6、传送齿轮7、电机一8和电机二9。浆料输送管1为加料漏斗2输送混凝土胶凝材料，搅龙3设于加料漏斗2中并通过转轴与电机一8相连，加料漏斗2末端连接水平打印输送管道4，打印输送管道4内设置朝向出料口5的单向阀10，打印输送管道4与纤维输送管道6通过限位套管11相连，纤维输送管道6内设置输送增韧纤维的传送齿轮7，传送齿轮7与电机二9相连。所述限位套管11、单向阀10、传送齿轮7的开孔处于同一直线上。
采用上述3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备的打印方法如下：通过浆料输送管1将搅拌均匀的混凝土胶凝材料输送到加料漏斗2中，加料漏斗2中设置的搅龙3通过电机一8的驱动低速旋转并将混凝土胶凝材料挤出到打印输送管道4；同时，与打印输送管道4相连的纤维输送管道6采用内置的传动齿轮7将增韧纤维输送到打印输送管道4，传送齿轮7通过电机二9驱动。增韧纤维通过打印输送管道4与纤维输送管道6之间设置的限位套管11进行定位和传送，增韧纤维通过打印输送管道4内的单向阀10与混凝土胶凝材料充分混合，因单向阀10的口径缩小引起混凝土胶凝材料传输速度减小、摩擦力增大从而带动增韧纤维的定位与传输，实现混凝土胶凝材料与增韧纤维的共同打印。
所述增韧纤维的输送速度与混凝土胶凝材料的打印速度相同。
所述增韧纤维为单束或多束高韧性长纤维。如图2所示，3D混合打印出来的混凝土胶凝材料将在空气中快速硬化，其中由混合打印设备共同输送的高韧性长纤维嵌固于混凝土胶凝材料中，达到加筋增韧的效果，其中的高韧性长纤维可以为单束纤维，也可以为多束纤维，纤维的数量可以根据需要设置。多层加筋增韧混合打印层可达到较强的抗弯能力，提高打印结构的承载能力。
以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。
Claims (4)
1.一种3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备，其特征在于：包括浆料输送管、加料漏斗、搅龙、打印输送管道、出料口、纤维输送管道、传送齿轮、电机一和电机二，浆料输送管为加料漏斗输送混凝土胶凝材料混凝土胶凝材料，搅龙设于加料漏斗中并通过转轴与电机一相连，加料漏斗末端连接水平打印输送管道，输送管道设置为矩形，打印输送管道内设置朝向出料口的单向阀，打印输送管道与纤维输送管道通过限位套管相连，纤维输送管道内设置输送增韧纤维的传送齿轮，传送齿轮与电机二相连。
2.根据权利要求1所述的一种3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备，其特征在于：所述限位套管、单向阀、传送齿轮的开孔处于同一直线上。
3.根据权利要求1或2所述的一种3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备，其特征在于：所述增韧纤维的输送速度与混凝土胶凝材料的打印速度相同。
4.根据权利要求1所述的一种3D加筋混凝土胶凝材料混合打印设备，其特征在于：所述增韧纤维为单束或多束高韧性长纤维。
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