CN110894151A - 一种可冬季施工的3d打印建筑油墨及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可冬季施工的3D打印建筑油墨及其制备方法。所述的可冬季施工的3D打印建筑油墨包括以下重量份数的原料:胶凝材料31‑64份、膨胀剂0.3‑2.5份、减水剂0.2‑0.8份、悬浮剂0.01‑0.25份、防冻剂0.25‑0.8份、石英砂50‑80份;所述的胶凝材料包括以下重量份数的原料:硅酸盐水泥30‑60份、活性掺合料1.0‑4.0份。本发明的3D打印建筑油墨具有可冬季施工性,可在最低气温不低于‑20℃的条件下进行室外施工;具有高膨胀性,可根据设计要求在0.07‑0.43%之间调整膨胀率;具有高流动性,流动度为270‑285mm,可满足打印要求;同时具有免振捣、施工方便,用途广泛的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印建筑油墨,具体是一种可冬季施工的3D打印建筑油墨及其制备方法。
背景技术
3D打印技术出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等方式实现快速成型的技术。它与普通打印机工作原理基本相同,打印机内装有粉末状金属或塑料等可粘合材料,与电脑连接后,通过一层又一层的多层打印方式,最终把计算机上的蓝图变成实物。
3D打印建筑是通过3D打印技术建造起来的建筑物,由一个巨型的三维挤出机械构成,挤压头上使用齿轮传动装置来为房屋创建基础和墙壁,直接制造出建筑物。3D打印建筑油墨是用于制备3D打印建筑的材料。现有的3D打印建筑油墨不适用于在冬季施工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可冬季施工的3D打印建筑油墨及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种可冬季施工的3D打印建筑油墨,包括以下重量份数的原料:胶凝材料31-64份、膨胀剂0.3-2.5份、减水剂0.2-0.8份、悬浮剂0.01-0.25份、防冻剂0.25-0.8份、石英砂50-80份;所述的胶凝材料包括以下重量份数的原料:硅酸盐水泥30-60份、活性掺合料1.0-4.0份。
作为本发明进一步的方案:所述的活性掺合料采用符合GB1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的I级或II级粉煤灰,主要成分为二氧化硅的硅灰,主要成分为二氧化硅和三氧化二铝的矿渣粉、氟石粉或膨润土细粉中的一种或多种的组合物。
作为本发明进一步的方案:所述的活性掺合料是重量比为1:1的主要成分为二氧化硅的硅灰和II级粉煤灰。
作为本发明进一步的方案:所述的膨胀剂为细度符合GB1345《水泥细度检验方法》的石灰粉。
作为本发明进一步的方案:所述的减水剂为符合GB8076《混凝土外加剂》的萘磺酸盐缩合物减水剂或氨基磺酸盐减水剂。
作为本发明进一步的方案:所述的悬浮剂采用甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺中的一种或多种的组合物。
作为本发明进一步的方案:所述的防冻剂采用氧化铝溶胶、硫酸钙及硫酸钠的组合物。
作为本发明进一步的方案:所述的石英砂的粒径为0.088-9.0mm。
作为本发明进一步的方案:所述的石英砂的粒径分布为:
粒径0.088-0.2mm的石英砂含量为6-15%;
粒径0.2-0.4mm的石英砂含量为18-30%;
粒径1-2mm的石英砂含量为10-30%;
粒径2-9mm的石英砂含量为0-10%;
余量为粒径0.4-1mm的石英砂。
一种可冬季施工的3D打印建筑油墨的制备方法,包括以下步骤:
(1)混料:将活性掺合料、膨胀剂、减水剂、悬浮剂及防冻剂按上述配比称取后,同时放入搅拌机中,在常温常压下搅拌混合20-30分钟,取出待用;
(2)成品制备:将硅酸盐水泥、石英砂按上述配比称取后,在常温常压下置于搅拌机中搅拌混合2-7分钟;再加入上步所得物,在常温常压下共同混合搅拌10-20分钟,即得。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的3D打印建筑油墨具有以下优点:1、可冬季施工性,可在最低气温不低于-20℃的条件下进行室外施工,其R-7+28可达到R28的80%以上;2、高膨胀性:可根据设计要求在0.07-0.43%之间调整膨胀率,保证在设备安装时除抵消水泥材料千缩引起的安装间隙外,仍有足够的剩畲膨胀应力作用于灌浆层与设备底座之间;3、高流动性:流动度为270-285mm,可满足打印要求;4、同时具有免振捣、施工方便,用途广泛的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种可冬季施工的3D打印建筑油墨,包括以下重量份数的原料:胶凝材料31份、膨胀剂2.5份、减水剂0.2份、悬浮剂0.25份、防冻剂0.25份、石英砂80份;所述的胶凝材料包括以下重量份数的原料:硅酸盐水泥30份、活性掺合料1.0份。
所述的活性掺合料采用符合GB1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的I级粉煤灰。
所述的膨胀剂为细度符合GB1345《水泥细度检验方法》的石灰粉。
所述的减水剂为符合GB8076《混凝土外加剂》的萘磺酸盐缩合物减水剂。
所述的悬浮剂采用甲基纤维素。
所述的防冻剂采用氧化铝溶胶、硫酸钙及硫酸钠的组合物。
所述的石英砂的粒径为0.088-9.0mm。
所述的石英砂的粒径分布为:
粒径0.088-0.2mm的石英砂含量为6%(重量比);
粒径0.2-0.4mm的石英砂含量为30%(重量比);
粒径1-2mm的石英砂含量为10%(重量比);
粒径2-9mm的石英砂含量为10%(重量比);
余量为粒径0.4-1mm的石英砂。
一种可冬季施工的3D打印建筑油墨的制备方法,包括以下步骤:
(1)混料:将活性掺合料、膨胀剂、减水剂、悬浮剂及防冻剂按上述配比称取后,同时放入搅拌机中,在常温常压下搅拌混合20分钟,取出待用;
(2)成品制备:将硅酸盐水泥、石英砂按上述配比称取后,在常温常压下置于搅拌机中搅拌混合2分钟;再加入上步所得物,在常温常压下共同混合搅拌20分钟,即得。
实施例2
一种可冬季施工的3D打印建筑油墨,包括以下重量份数的原料:胶凝材料64份、膨胀剂0.3份、减水剂0.8份、悬浮剂0.01份、防冻剂0.8份、石英砂50份;所述的胶凝材料包括以下重量份数的原料:硅酸盐水泥60份、活性掺合料4.0份。
所述的活性掺合料采用符合GB1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的II级粉煤灰和主要成分为二氧化硅和三氧化二铝的矿渣粉的组合物。
所述的膨胀剂为细度符合GB1345《水泥细度检验方法》的石灰粉。
所述的减水剂为符合GB8076《混凝土外加剂》的氨基磺酸盐减水剂。
所述的悬浮剂采用甲基纤维素、乙基纤维素的组合物。
所述的防冻剂采用氧化铝溶胶、硫酸钙及硫酸钠的组合物。
所述的石英砂的粒径为0.088-9.0mm。
所述的石英砂的粒径分布为:
粒径0.088-0.2mm的石英砂含量为15%(重量比);
粒径0.2-0.4mm的石英砂含量为18%(重量比);
粒径1-2mm的石英砂含量为30%(重量比);
粒径2-9mm的石英砂含量为0%(重量比);
余量为粒径0.4-1mm的石英砂。
一种可冬季施工的3D打印建筑油墨的制备方法,包括以下步骤:
(1)混料:将活性掺合料、膨胀剂、减水剂、悬浮剂及防冻剂按上述配比称取后,同时放入搅拌机中,在常温常压下搅拌混合30分钟,取出待用;
(2)成品制备:将硅酸盐水泥、石英砂按上述配比称取后,在常温常压下置于搅拌机中搅拌混合7分钟;再加入上步所得物,在常温常压下共同混合搅拌10分钟,即得。
实施例3
一种可冬季施工的3D打印建筑油墨,包括以下重量份数的原料:胶凝材料49份、膨胀剂1份、减水剂0.5份、悬浮剂0.1份、防冻剂0.5份、石英砂60份;所述的胶凝材料包括以下重量份数的原料:硅酸盐水泥46份、活性掺合料3份。
所述的活性掺合料是重量比为1:1的主要成分为二氧化硅的硅灰和II级粉煤灰的组合物。
所述的膨胀剂为细度符合GB1345《水泥细度检验方法》的石灰粉。
所述的减水剂为符合GB8076《混凝土外加剂》的萘磺酸盐缩合物减水剂。
所述的悬浮剂采用聚丙烯酰胺。
所述的防冻剂采用氧化铝溶胶、硫酸钙及硫酸钠的组合物。
所述的石英砂的粒径为0.088-9.0mm。
所述的石英砂的粒径分布为:
粒径0.088-0.2mm的石英砂含量为8%(重量比);
粒径0.2-0.4mm的石英砂含量为20%(重量比);
粒径1-2mm的石英砂含量为20%(重量比);
粒径2-9mm的石英砂含量为5%(重量比);
余量为粒径0.4-1mm的石英砂。
一种可冬季施工的3D打印建筑油墨的制备方法,包括以下步骤:
(1)混料:将活性掺合料、膨胀剂、减水剂、悬浮剂及防冻剂按上述配比称取后,同时放入搅拌机中,在常温常压下搅拌混合25分钟,取出待用;
(2)成品制备:将硅酸盐水泥、石英砂按上述配比称取后,在常温常压下置于搅拌机中搅拌混合5分钟;再加入上步所得物,在常温常压下共同混合搅拌15分钟,即得。
实施例4
与实施例3不同的是。所述的活性掺合料采用符合GB1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的I级粉煤灰,主要成分为二氧化硅的硅灰,主要成分为二氧化硅和三氧化二铝的氟石粉的组合物。
所述的悬浮剂采用甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺的组合物。
实施例5
与实施例3不同的是。所述的活性掺合料采用符合GB1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的II级粉煤灰,主要成分为二氧化硅的硅灰,主要成分为二氧化硅和三氧化二铝的膨润土细粉的组合物。
使用本发明实施例1-5的3D打印建筑油墨时,加水量为3D打印建筑油墨重量的12-13%,混合均匀。
对比例
采用市售3D打印建筑油墨作为对比例。
实验例
对实施例1-3制备的3D打印建筑油墨和市售3D打印建筑油墨进行性能测试,结果如下表所示。
表1
注:测试条件为冰柜-15℃,依据行业标准室外最低施工气温=冰柜温度+负56℃,即冰柜-15℃等同于-20℃的室外最低施工气温。其中,自由膨胀率按《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119);流动度按《水泥胶砂流动度测定方法》(GB/T2419);抗压强度按《水泥胶砂强度试验方法》(GB177);防冻强度按《混凝土防冻剂》(JC475)执行。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明,但是本专利并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种可冬季施工的3D打印建筑油墨,其特征在于,包括以下重量份数的原料:胶凝材料31-64份、膨胀剂0.3-2.5份、减水剂0.2-0.8份、悬浮剂0.01-0.25份、防冻剂0.25-0.8份、石英砂50-80份;所述的胶凝材料包括以下重量份数的原料:硅酸盐水泥30-60份、活性掺合料1.0-4.0份。
2.根据权利要求1所述的可冬季施工的3D打印建筑油墨,其特征在于,所述的活性掺合料采用符合GB1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的I级或II级粉煤灰,主要成分为二氧化硅的硅灰,主要成分为二氧化硅和三氧化二铝的矿渣粉、氟石粉或膨润土细粉中的一种或多种的组合物。
3.根据权利要求2所述的可冬季施工的3D打印建筑油墨,其特征在于,所述的活性掺合料是重量比为1:1的主要成分为二氧化硅的硅灰和II级粉煤灰。
4.根据权利要求1所述的可冬季施工的3D打印建筑油墨,其特征在于,所述的膨胀剂为细度符合GB1345《水泥细度检验方法》的石灰粉。
5.根据权利要求1所述的可冬季施工的3D打印建筑油墨,其特征在于,所述的减水剂为符合GB8076《混凝土外加剂》的萘磺酸盐缩合物减水剂或氨基磺酸盐减水剂。
6.根据权利要求1所述的可冬季施工的3D打印建筑油墨,其特征在于,所述的悬浮剂采用甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺中的一种或多种的组合物。
7.根据权利要求1所述的可冬季施工的3D打印建筑油墨,其特征在于,所述的防冻剂采用氧化铝溶胶、硫酸钙及硫酸钠的组合物。
8.根据权利要求1所述的可冬季施工的3D打印建筑油墨,其特征在于,所述的石英砂的粒径为0.088-9.0mm。
9.根据权利要求8所述的可冬季施工的3D打印建筑油墨,其特征在于,所述的石英砂的粒径分布为:
粒径0.088-0.2mm的石英砂含量为6-15%;
粒径0.2-0.4mm的石英砂含量为18-30%;
粒径1-2mm的石英砂含量为10-30%;
粒径2-9mm的石英砂含量为0-10%;
余量为粒径0.4-1mm的石英砂。
10.一种根据权利要求1-9任一所述的可冬季施工的3D打印建筑油墨的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)混料:将活性掺合料、膨胀剂、减水剂、悬浮剂及防冻剂按上述配比称取后,同时放入搅拌机中,在常温常压下搅拌混合20-30分钟,取出待用;
(2)成品制备:将硅酸盐水泥、石英砂按上述配比称取后,在常温常压下置于搅拌机中搅拌混合2-7分钟;再加入上步所得物,在常温常压下共同混合搅拌10-20分钟,即得。
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