CN114895005A - 一种3d打印混凝土可建造性试验方法 - Google Patents

一种3d打印混凝土可建造性试验方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114895005A
CN114895005A CN202210428433.1A CN202210428433A CN114895005A CN 114895005 A CN114895005 A CN 114895005A CN 202210428433 A CN202210428433 A CN 202210428433A CN 114895005 A CN114895005 A CN 114895005A
Authority
CN
China
Prior art keywords
test
piece
tested
constructability
loading plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210428433.1A
Other languages
English (en)
Inventor
尤培波
汤寄予
房栋
杨林
庞育阳
谷志强
程站起
宋帅奇
郭奥飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhengzhou University
Henan University of Urban Construction
Original Assignee
Zhengzhou University
Henan University of Urban Construction
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhengzhou University, Henan University of Urban Construction filed Critical Zhengzhou University
Priority to CN202210428433.1A priority Critical patent/CN114895005A/zh
Publication of CN114895005A publication Critical patent/CN114895005A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/383—Concrete or cement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/36—Embedding or analogous mounting of samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/36—Embedding or analogous mounting of samples
    • G01N2001/366—Moulds; Demoulding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本发明涉及一种3D打印混凝土可建造性试验方法，该方法包括：待测试件制备：将拌制好的3D打印混凝土的拌合料分次浇筑于试件模具中成型；试验机的调试：控制伺服升降机构调节上加载板和下定位板之间的竖直距离；安装待测试件：将待测试件移到试验箱内，拆下试件模具；待测试件的加载：控制伺服升降机构施加载荷；采集荷载值，采集活塞杆的伸出长度值采集待测试件四个侧面的横向和竖向变形值；试验结果的判定：采用待测试件达到屈服点时的名义劲度模量时变率均值S y,t作为评价3D打印混凝土可建造性优劣的指标。本发明针对3D打印混凝土的特性，提出不同的试验条件，可对不同组成的3D打印混凝土拌合料的可建造性进行准确对比和评价。

Description

一种3D打印混凝土可建造性试验方法
技术领域
本发明涉及智能制造技术领域，尤其涉及一种3D打印混凝土可建造性试验方法。
背景技术
随着第四次工业革命朝人工智能方向迈进，建筑业也迎来智能建造时代，3D打印混凝土技术所具有的智能、高效和精确构造等技术优势，以及其所带来的人力需求少、资源消耗少、环境负载低等经济和社会效益将使其成为建筑业发展智能建造的关键组成部分。
3D打印混凝土作为一种逐层堆叠的增材制造工艺，具备可打印性能是最基本的要求，即要求拌合料要有足够的流动性，保证在打印时能顺利从喷嘴挤出；同时要有足够的可建造性，即保证底层材料具有一定的承载力、能够支撑后续层材料的重量，不致产生过大累积变形甚至发生倾斜或坍塌。
可建造性是3D打印混凝土可打印性能的重要特征，不仅决定着打印时的工作效率，也决定着打印制品的外观质量、力学性能及耐久性能等。目前无论是3D打印混凝土制备理论，还是性能评价方法都尚不完善，与实际需求相距甚远，严重制约着3D打印混凝土技术的进步和发展，尤其是目前对3D打印混凝土的可建造性能尚缺乏适宜的试验评价方法。
特别是，作为一种水泥基材料，其凝结硬化性能还受环境温湿度条件等方面的显著影响，现有评价方法中也很少给予考虑。因此，为能直接测试且能准确反映3D打印混凝土拌合料的可建造性能，有必要开发出能直接评价可建造性能的试验方法。
发明内容
本发明为了解决现有试验评价方法不适于3D打印混凝土可建造性评价的问题，提供一种3D打印混凝土可建造性试验方法，针对3D打印混凝土的特性，提出不同的试验条件，可对3D打印混凝土拌合料的可建造性进行准确对比和评价。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种3D打印混凝土可建造性试验方法，包括以下步骤：
步骤1：待测试件制备：先组装试件模具、再将其固定在下加载板上，将拌制好的3D打印混凝土的拌合料分次浇筑于试件模具中成型，得到待测试件以备放入试验箱内；
步骤2：试验机的调试：开展步骤1之前，操控微机控制伺服升降机构调节上加载板和下定位板之间的竖直距离，上加载板的位置固定，伺服升降机构的活塞杆上布设下定位板；
步骤3：安装待测试件：打开试验箱将完成浇筑的待测试件、试件模具和下加载板一同移到试验箱内，并将下加载板插接固定在下定位板上方；
拆下试件模具，仅留下待测试件后关闭试验箱，操控微机控制温湿控制系统将试验箱内的温湿度调控至设定值；
步骤4：待测试件的加载：操控微机控制伺服升降机构的活塞杆伸出使待测试件的顶面接近上加载板的底面、不断增大荷载加载或维持恒定荷载值加载；
采用载荷传感器采集荷载值，采用位移计采集活塞杆的伸出长度值，采用激光位移传感器采集待测试件四个侧面的横向和竖向变形值；
步骤5：试验结果的判定：以变形量作为试验结束判据，当达到规定值停止试验；采用待测试件达到屈服点时的名义劲度模量时变率均值S y,t作为评价3D打印混凝土可建造性优劣的指标。
进一步地，步骤1中，浇筑拌合料前，采用脱模剂涂刷试件模具内侧壁以及试件模具所对应的下加载板上平面；浇筑拌合料时适当插捣，注满试件模具后再适当在振动台上振实，抹刀抹平表面；下加载板横截面积大于成型后的待测试件横截面积。
进一步地，步骤1中，所述下加载板上可拆卸连接有所述试件模具，试件模具包括拼接成中空矩形的两块“L”形侧板，两个所述侧板之间螺栓连接，每个侧板一侧设置有定位肢，所述定位肢与下加载板上下平行分布、且螺栓连接；两块所述侧板合围形成矩形的中空腔体，所述中空腔体内布设所述待测试件。
进一步地，所述试验机包括试验箱、温湿控制系统和数据采集单元以及总控单元，所述试验箱内设置有“口”字形加载框架以及固连在加载框架下方的所述伺服升降机构，伺服升降机构与试验箱连接；
所述总控单元包括依次连接的微机和控制器，总控单元分别与温湿控制系统、数据采集单元以及伺服升降机构连接，通过总控单元对各个组件进行控制。
进一步地，步骤2中，所述上加载板和下定位板之间的竖直距离以刚好能容下待测试件及下加载板为宜，还需要调节并固定待测试件四周的多个激光位移传感器，调节固定后待测试件每侧的两个激光位移传感器分别朝向待测试件的横、竖两个方向，激光位移传感器可保证测试精度；
步骤4中，待测试件的顶面抵在上加载板的底面后、当有荷载值显示时清零、而后开启试验；荷载传感器、位移计和各个激光位移传感器的测值实时显示在微机上，并进行数据的实时记录和保存。
进一步地，所述伺服升降机构布设在试验箱下方中部，伺服升降机构为伺服控制的液压动力机构或气压动力机构中的任意一种，采用伺服控制使得驱动精确、动作灵敏，所述伺服升降机构的活塞杆伸入加载框架内、螺栓连接所述下定位板。
进一步地，所述试验箱包括箱体和箱门，试验箱上方分布所述温湿控制系统，温湿控制系统包括两两对应连接的温度调控系统和温度调控组件以及湿度调控系统和湿度调控组件；
所述温度调控系统包括压缩机、热交换器和四方阀，所述温度调控组件包括蒸发器、风扇、空气净化过滤器、热交传感器和温度传感器；所述湿度调控系统包括水箱、电磁阀、流量计和水泵，所述湿度调控组件包括湿度传感器、雾化器和风机。
进一步地，所述数据采集单元包括载荷传感器、位移计和激光位移传感器，所述荷载传感器与加载框架上方下平面螺栓连接，荷载传感器下方螺栓连接有上定位板，上定位板下方插接所述上加载板，上加载板和所述下加载板结构相同、且上下对应平行布设；
所述下加载板和伺服升降机构之间布设所述位移计，位移计与伺服升降机构的活塞杆平行分布；
所述下定位板四个侧面上均可拆卸设置有支架，每个侧面的所述支架数量为两个，每个侧面的支架上布设所述激光位移传感器，八个激光位移传感器两两一组、分别对应布设在待测试件的四个侧面。
进一步地，通过待测试件周向布置的激光位移传感器可获得待测试件长度a、宽度b和高度c三个方向的塑性形变量均值△a、△b和△c；
同时结合荷载传感器测得的荷载值△P可获得待测试件三个方向的荷载和形变全曲线，由全曲线可获得待测试件（13）三个方向经历某时刻的名义劲度模量时变率S a,t =△ P/△a/ t、S b,t =△P/△b/ t和S c,t =△P/△c/ t，将待测试件达到屈服点时的名义劲度模量时变率均值S y,t = (S a,t +S b,t + S c,t)/ 3作为评价3D打印混凝土可建造性优劣的指标，Sy,t值越大，说明该3D打印混凝土拌合料的可建造性越好。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明为能对不同组成的3D打印混凝土拌合料的可建造性进行对比，并可消除温湿度等气候条件、喷嘴形状及尺寸、打印速率等环境条件的影响，从而对试模结构、试件制作方法、试验方法和评价指标进行规定。其中试模和试件采用与常规力学强度试验接近的形式，待测试件制作采用分次浇筑成型，以屈服劲度模量时变率S y,t作为3D打印混凝土可建造性的评价指标。
本发明采用伺服升降机构可精准控制待测试件受到的恒定荷载和持续累积荷载，从而可精确模拟打印过程中后续打印层不断累积的重力作用及一定后续层持续恒定的重力作用。采用上、下加载板可方便待测试件的制作、安装、拆卸和清理，成本低、效率高。
本发明的待测试件制作方法采用模具成型，制作过程方便快捷，可避免采用3D打印机带来的繁琐操作，以及带来的待测试件尺寸及质量方面的差异。采用规定尺寸的待测试件及温湿控制系统的设置可模拟不同的打印环境条件，也可作为标准的试验条件对不同材料的可建造性进行对比评价。
本发明的各个试验检测数据实时显示在微机上，更为直观高效，可精确模拟3D打印混凝土在打印过程中静态屈服应力的演变，试验机结构合理、试验方法科学、测试精准高效。采用本发明可测试不同组分拌合料制作的3D打印混凝土的可建造性，具有广泛的适用性，可推广应用。
附图说明
图1是本发明一种3D打印混凝土可建造性试验方法的流程图。
图2是本发明一种3D打印混凝土可建造性试验方法的控制原理图。
图3是本发明一种3D打印混凝土可建造性试验方法的试验箱结构示意图。
图4是本发明一种3D打印混凝土可建造性试验方法的图3中A-A向剖视图。
图5是本发明一种3D打印混凝土可建造性试验方法的试件模具主视图。
图6是本发明一种3D打印混凝土可建造性试验方法的试件模具俯视图。
图7是本发明一种3D打印混凝土可建造性试验方法的试件模具拆分图。
附图中标号为：1为试验箱，101为箱体，102为箱门，201为温度调控系统，202为温度调控组件，301为湿度调控系统，302为湿度调控组件，4为加载框架，5为伺服升降机构，6为荷载传感器，7为上定位板，8为上加载板，9为活塞杆，10为下定位板，11为下加载板，12为试件模具，121为侧板，1211为长边段，1212为短边段，122为定位肢，13为待测试件，14为位移计，15为激光位移传感器，16为总控单元，161为控制器，162为微机，17为燕尾槽，18为连接螺丝，19为定位螺丝，20为限位槽，21为卡槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述：
如图1~图7所示，一种3D打印混凝土可建造性试验方法，包括以下步骤：步骤1：待测试件13制备：先组装试件模具12、再将其固定在下加载板11上。
试件模具12和下加载板11在安装时，所述下加载板11上方可拆卸连接有所述试件模具12。如图5~图7所示，所述试件模具12包括拼接成中空矩形的两块“L”形侧板121，两个所述侧板121之间螺栓连接。试件模具12在组装时，所述侧板121包括长边段1211和短边段1212，两个侧板121的长边段1211和短边段1212首尾顺次连接。
所述侧板121长边段1211的端部开设有限位槽20，相邻侧板121的短边段1212卡接在所述限位槽20内形成定位，进而构成规定尺寸的试件模具12。
每个所述侧板121短边段1212外侧铰接有连接螺丝18，所述连接螺丝18包括螺丝和设置在螺丝上的蝶帽；相邻侧板121的长边段1211开设有U形卡槽21，通过两对连接螺丝18分别与卡槽21的配合实现两个侧板121的组装，以此构成试件模具12。
试件模具12组装完成后，需要和下加载板11安装，每个侧板121一侧设置有定位肢122，所述定位肢122位于侧板121短边段1212外侧，定位肢122与下加载板11上下平行分布、且螺栓连接。
具体的，所述下加载板11两侧螺纹连接有定位螺丝19，所述定位螺丝19与连接螺丝18结构相同；所述定位肢122端部也开设有U形卡槽21，通过两对定位螺丝19分别与卡槽21的配合实现试件模具12与下加载板11的安装。
将拌制好的3D打印混凝土的拌合料分次浇筑于规定尺寸的试件模具12中形成待测试件13，浇筑拌合料时适当插捣，注满试件模具12后再适当在振动台上振实，抹刀抹平表面，得到待测试件13以备后续放入试验箱1内。
两块所述侧板121合围形成矩形的中空腔体，所述中空腔体内布设所述待测试件13，下加载板11横截面积大于成型后的待测试件13横截面积，为待测试件13的水平变形提供足够空间。
需要说明的是，在浇筑拌合料前，采用脱模剂涂刷试件模具12内侧壁以及试件模具12所对应的下加载板11上平面，即涂刷中空腔体内表面以便于后期脱模。
步骤2：试验机的调试：如图3~图4所示，所述试验机包括试验箱1、温湿控制系统和数据采集单元以及总控单元16，所述试验箱1包括箱体101和箱门102，所述试验箱1内设置有“口”字形加载框架4以及固连在加载框架4下方的所述伺服升降机构5，伺服升降机构5与试验箱1连接、固定在试验箱1内。
如图2所示，所述总控单元16包括依次连接的微机162和控制器161，总控单元16分别与温湿控制系统、数据采集单元以及伺服升降机构5连接，用于各系统、单元及部件的控制和采集数据的汇总。所述数据采集单元包括载荷传感器6、位移计14和激光位移传感器15，数据采集单元用于精确检测采集各项试验数据。
在开展步骤1之前，操控微机162控制伺服升降机构5调节上加载板8和下定位板10之间的竖直距离，以刚好能容下待测试件13及下加载板11为宜。
所述伺服升降机构5布设在试验箱1下方中部，伺服升降机构5用于对3D打印混凝土试样施加载荷。伺服升降机构5为伺服控制的液压动力机构或气压动力机构中的任意一种，可实现由伺服控制的精确升降动作。
本实施例中，所述伺服升降机构5为液压伺服或电气伺服控制的动力系统，伺服升降机构5包括命令元件、反馈测量元件、比较元件、放大器、能量转换元件、执行元件和驱动元件，能量转换元件如伺服放大器和电液伺服阀。伺服升降机构5可按设定的程序驱动活塞杆9完成上升和下降运动，实现对3D打印混凝土试件的加载和卸载。
在所述伺服升降机构5上部设置活塞杆9，所述活塞杆9为伺服升降机构5的一部分，伺服升降机构5连接所述总控单元16，通过微机162控制伺服升降机构5动作，伺服升降机构5动作可实现活塞杆9的伸出或缩回。
上加载板8的位置固定，上加载板8在安装时，所述加载框架4上方向下依次设置有上定位板7和上加载板8，上加载板8为方形板，上加载板8和所述下加载板11结构相同、且上下对应平行布设。
上定位板7下方插接所述上加载板8，具体的，上加载板8上开设有燕尾槽17，上加载板8通过所述燕尾槽17与上定位板7插接，实现两者的连接固定。
伺服升降机构5的活塞杆9上布设下定位板10，下定位板10在安装时，所述伺服升降机构5的活塞杆9伸入加载框架4内、螺栓连接所述下定位板10。
在开展步骤1之前，还需要调节并固定待测试件13四周的多个激光位移传感器15，调节固定后待测试件13每侧的两个激光位移传感器15分别朝向待测试件13的横、竖两个方向。
激光位移传感器15在安装时，所述下定位板10四个侧面上均可拆卸设置有支架，每个侧面的所述支架数量为两个，每个侧面的支架上布设所述激光位移传感器15，八个激光位移传感器15两两一组、分别对应布设在待测试件13的四个侧面。
步骤3：安装待测试件13：打开试验箱1将完成浇筑的待测试件13、试件模具12和下加载板11一同移到试验箱1内，并将下加载板11插接固定在下定位板10上方，下加载板11和下定位板10的安装方式也采用燕尾槽17结构安装，此处不再赘述。
拆下试件模具12，仅留下待测试件13后关闭试验箱1，操控微机162控制温湿控制系统将试验箱1内的温湿度调控至设定值，模拟待测试件13所处的试验环境。
所述温湿控制系统用于模拟试验箱1内的温、湿度环境，根据试验设定的程序，可对试验箱1内的温度、湿度和空气流速进行精准调控，用于模拟不同的试验环境，更便于保证规定试验条件下标准测试环境的实现。
温湿控制系统在安装时，试验箱1上方分布所述温湿控制系统，温湿控制系统包括两两对应连接的温度调控系统201和温度调控组件202以及湿度调控系统301和湿度调控组件302。具体的，所述试验箱1内上方分布所述温度调控组件202和湿度调控组件302，所述温度调控系统201和湿度调控系统301均位于试验箱1外。
所述温度调控系统201包括压缩机、热交换器和四方阀，所述温度调控组件202包括蒸发器、风扇、空气净化过滤器、热交传感器和温度传感器，温度调控组件202和温度调控系统201共同实现对试验箱1中的温度进行调控。所述湿度调控系统301包括水箱、电磁阀、流量计和水泵，所述湿度调控组件302包括湿度传感器、雾化器和风机，湿度调控组件302和湿度调控系统301共同实现对试验箱1中的湿度进行调控。
步骤4：待测试件13的加载：操控微机162控制伺服升降机构5的活塞杆9伸出使待测试件13的顶面接近上加载板8的底面，待测试件13的顶面抵在上加载板8的底面后、当有荷载值显示时清零、而后开启试验，即当有荷载值显示时点击程序的清零功能，清零操作后点击“开始”菜单开启试验。
试验开始后，伺服升降机构5按照设定的程序不断增大荷载加载或维持恒定荷载值加载，采用载荷传感器6采集荷载值，采用位移计14采集活塞杆9的伸出长度值，采用激光位移传感器15采集待测试件13四个侧面的横向和竖向变形值，荷载传感器6、位移计14和各个激光位移传感器15的测值实时显示在微机162上，并进行数据的实时记录和保存，即总控单元16的控制器161将各个传感器采集的模拟信号转换成数据信号传递给微机162，经控制程序实时显示和保存。
荷载传感器6在安装时，荷载传感器6与加载框架4上方下平面螺栓连接，荷载传感器6下方螺栓连接所述上定位板7。
位移计14安装时，所述下加载板11和伺服升降机构5之间布设所述位移计14，位移计14与伺服升降机构5的活塞杆9平行分布。位移计14测试待测试件13竖直方向塑性变形的均值，可与激光位移传感器15测试结果的均值进行相互校正，同时也可将位移计14的反馈信号作为试验加载时的控制信号。
步骤5：试验结果的判定：以变形量作为试验结束判据，当达到规定值停止试验；采用待测试件13达到屈服点时的名义劲度模量时变率均值S y,t作为评价3D打印混凝土可建造性优劣的指标。
具体的，在停止试验后，通过待测试件13周向布置的激光位移传感器15可获得待测试件13长度a、宽度b和高度c三个方向的塑性形变量均值△a、△b和△c，即：△a=(△a 1 + △a 2)/2；△b=(△b 1 +△b 2)/2；△c=(△c 1 +△c 2 +△c 3 +△c 4)/4。
其中，△a 1和△a 2分别是待测试件13长度a方向两侧激光位移传感器15所测得的试件形变量，△b 1和△b 2分别是待测试件13宽度b方向两侧激光位移传感器15所测得的试件形变量，△c 1、△c 2、△c 3和△c 4分别是待测试件高度c方向四个侧面激光位移传感器15所测得的试件形变量。
同时结合荷载传感器6测得的荷载值△P可获得待测试件13三个方向的荷载和形变全曲线、并通过微机162实时显示，由全曲线可获得待测试件13三个方向经历某时刻的名义劲度模量时变率Sa,t =△P/△a/ t、Sb,t =△P/△b/ t和Sc,t=△P/△c/ t，将待测试件13达到屈服点时的名义劲度模量时变率均值Sy,t = (Sa,t +Sb,t + Sc,t)/ 3作为评价3D打印混凝土可建造性优劣的指标，Sy,t值越大，说明该3D打印混凝土拌合料的可建造性越好。
需要说明的是：1.关闭或直接不设置温湿控制系统，适于对室内环境条件下进行打印作业的3D打印混凝土的可建造性评价。2.可优化改变本试验机各组件的具体规格或组合方式，如将荷载传感器6置于下定位板10和活塞杆9之间；或改变待测试件13的具体规格或尺寸，如将方形待测试件13改为柱形。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (9)

1.一种3D打印混凝土可建造性试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：待测试件（13）制备：先组装试件模具（12）、再将其固定在下加载板（11）上，将拌制好的3D打印混凝土的拌合料分次浇筑于试件模具（12）中成型，得到待测试件（13）以备放入试验箱（1）内；
步骤2：试验机的调试：开展步骤1之前，操控微机（162）控制伺服升降机构（5）调节上加载板（8）和下定位板（10）之间的竖直距离，上加载板（8）的位置固定，伺服升降机构（5）的活塞杆（9）上布设下定位板（10）；
步骤3：安装待测试件（13）：打开试验箱（1）将完成浇筑的待测试件（13）、试件模具（12）和下加载板（11）一同移到试验箱（1）内，并将下加载板（11）插接固定在下定位板（10）上方；
拆下试件模具（12），仅留下待测试件（13）后关闭试验箱（1），操控微机（162）控制温湿控制系统将试验箱（1）内的温湿度调控至设定值；
步骤4：待测试件（13）的加载：操控微机（162）控制伺服升降机构（5）的活塞杆（9）伸出使待测试件（13）的顶面接近上加载板（8）的底面、不断增大荷载加载或维持恒定荷载值加载；
采用载荷传感器（6）采集荷载值，采用位移计（14）采集活塞杆（9）的伸出长度值，采用激光位移传感器（15）采集待测试件（13）四个侧面的横向和竖向变形值；
步骤5：试验结果的判定：以变形量作为试验结束判据，当达到规定值停止试验；采用待测试件（13）达到屈服点时的名义劲度模量时变率均值S y,t作为评价3D打印混凝土可建造性优劣的指标。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印混凝土可建造性试验方法，其特征在于，步骤1中，浇筑拌合料前，采用脱模剂涂刷试件模具（12）内侧壁以及试件模具（12）所对应的下加载板（11）上平面；浇筑拌合料时适当插捣，注满试件模具（12）后再适当在振动台上振实，抹刀抹平表面；下加载板（11）横截面积大于成型后的待测试件（13）横截面积。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印混凝土可建造性试验方法，其特征在于，步骤1中，所述下加载板（11）上可拆卸连接有所述试件模具（12），试件模具（12）包括拼接成中空矩形的两块“L”形侧板（121），两个所述侧板（121）之间螺栓连接，每个侧板（121）一侧设置有定位肢（122），所述定位肢（122）与下加载板（11）上下平行分布、且螺栓连接；两块所述侧板（121）合围形成矩形的中空腔体，所述中空腔体内布设所述待测试件（13）。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印混凝土可建造性试验方法，其特征在于，所述试验机包括试验箱（1）、温湿控制系统和数据采集单元以及总控单元（16），所述试验箱（1）内设置有“口”字形加载框架（4）以及固连在加载框架（4）下方的所述伺服升降机构（5），伺服升降机构（5）与试验箱（1）连接；
所述总控单元（16）包括依次连接的微机（162）和控制器（161），总控单元（16）分别与温湿控制系统、数据采集单元以及伺服升降机构（5）连接。
5.根据权利要求4所述的一种3D打印混凝土可建造性试验方法，其特征在于，步骤2中，所述上加载板（8）和下定位板（10）之间的竖直距离以刚好能容下待测试件（13）及下加载板（11）为宜，还需要调节并固定待测试件（13）四周的多个激光位移传感器（15），调节固定后待测试件（13）每侧的两个激光位移传感器（15）分别朝向待测试件（13）的横、竖两个方向；
步骤4中，待测试件（13）的顶面抵在上加载板（8）的底面后、当有荷载值显示时清零、而后开启试验；荷载传感器（6）、位移计（14）和各个激光位移传感器（15）的测值实时显示在微机（162）上，并进行数据的实时记录和保存。
6.根据权利要求4所述的一种3D打印混凝土可建造性试验方法，其特征在于，所述伺服升降机构（5）布设在试验箱（1）下方中部，伺服升降机构（5）为伺服控制的液压动力机构或气压动力机构中的任意一种，所述伺服升降机构（5）的活塞杆（9）伸入加载框架（4）内、螺栓连接所述下定位板（10）。
7.根据权利要求4所述的一种3D打印混凝土可建造性试验方法，其特征在于，所述试验箱（1）包括箱体（101）和箱门（102），试验箱（1）上方分布所述温湿控制系统，温湿控制系统包括两两对应连接的温度调控系统（201）和温度调控组件（202）以及湿度调控系统（301）和湿度调控组件（302）；
所述温度调控系统（201）包括压缩机、热交换器和四方阀，所述温度调控组件（202）包括蒸发器、风扇、空气净化过滤器、热交传感器和温度传感器；所述湿度调控系统（301）包括水箱、电磁阀、流量计和水泵，所述湿度调控组件（302）包括湿度传感器、雾化器和风机。
8.根据权利要求4所述的一种3D打印混凝土可建造性试验方法，其特征在于，所述数据采集单元包括载荷传感器（6）、位移计（14）和激光位移传感器（15），所述荷载传感器（6）与加载框架（4）上方下平面螺栓连接，荷载传感器（6）下方螺栓连接有上定位板（7），上定位板（7）下方插接所述上加载板（8），上加载板（8）和所述下加载板（11）结构相同、且上下对应平行布设；
所述下加载板（11）和伺服升降机构（5）之间布设所述位移计（14），位移计（14）与伺服升降机构（5）的活塞杆（9）平行分布；
所述下定位板（10）四个侧面上均可拆卸设置有支架，每个侧面的所述支架数量为两个，每个侧面的支架上布设所述激光位移传感器（15），八个激光位移传感器（15）两两一组、分别对应布设在待测试件（13）的四个侧面。
9.根据权利要求1所述的一种3D打印混凝土可建造性试验方法，其特征在于，步骤5中，通过待测试件（13）周向布置的激光位移传感器（15）可获得待测试件（13）长度a、宽度b和高度c三个方向的塑性形变量均值△a、△b和△c；
同时结合荷载传感器（6）测得的荷载值△P可获得待测试件（13）三个方向的荷载和形变全曲线，由全曲线可获得待测试件（13）三个方向经历某时刻的名义劲度模量时变率S a,t=△P/△a/ t、S b,t =△P/△b/ t和S c,t =△P/△c/ t，将待测试件（13）达到屈服点时的名义劲度模量时变率均值S y,t = (S a,t +S b,t + S c,t)/ 3作为评价3D打印混凝土可建造性优劣的指标，Sy,t值越大，说明该3D打印混凝土拌合料的可建造性越好。
CN202210428433.1A 2022-04-22 2022-04-22 一种3d打印混凝土可建造性试验方法 Pending CN114895005A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210428433.1A CN114895005A (zh) 2022-04-22 2022-04-22 一种3d打印混凝土可建造性试验方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210428433.1A CN114895005A (zh) 2022-04-22 2022-04-22 一种3d打印混凝土可建造性试验方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114895005A true CN114895005A (zh) 2022-08-12

Family

ID=82718283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210428433.1A Pending CN114895005A (zh) 2022-04-22 2022-04-22 一种3d打印混凝土可建造性试验方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114895005A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024020663A1 (pt) * 2022-07-29 2024-02-01 Ribeiro Luiz Claudio Elece Corpo de prova, pistão de ensaio, base de ensaio, conjunto de ensaio e método de fabricação de corpo de prova

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1804624A (zh) * 2006-01-10 2006-07-19 武汉理工大学 一种多环境条件下水泥基材料变形测试装置
CN105352876A (zh) * 2015-09-09 2016-02-24 中国水利水电科学研究院 基于真实环境的混凝土开裂全过程试验装置和方法
CN105572027A (zh) * 2016-02-19 2016-05-11 中国水利水电科学研究院 混凝土开裂全过程仿真试验机
CN105928795A (zh) * 2016-06-15 2016-09-07 黑龙江科技大学 测量散体的抗压性及压缩模量装置及方法
CN106018044A (zh) * 2016-08-12 2016-10-12 郑州大学 混凝土直接拉伸试验试件、试件成型模具及成套装置
CN106053117A (zh) * 2016-07-20 2016-10-26 杭州市萧山区建设工程质量监督站 一种模板支撑结构模型加载及测试综合装置
CN108827827A (zh) * 2018-07-31 2018-11-16 中南大学 一种3d打印混凝土建造性测试装置及方法
CN113791199A (zh) * 2021-09-09 2021-12-14 郑州大学 一种模拟荷载与环境因素耦合作用下的混凝土试验装置
CN114895006A (zh) * 2022-04-22 2022-08-12 郑州大学 一种测试3d打印混凝土可建造性的测试方法
CN218470378U (zh) * 2022-04-22 2023-02-10 河南城建学院 一种3d打印混凝土可建造性试验机

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1804624A (zh) * 2006-01-10 2006-07-19 武汉理工大学 一种多环境条件下水泥基材料变形测试装置
CN105352876A (zh) * 2015-09-09 2016-02-24 中国水利水电科学研究院 基于真实环境的混凝土开裂全过程试验装置和方法
CN105572027A (zh) * 2016-02-19 2016-05-11 中国水利水电科学研究院 混凝土开裂全过程仿真试验机
CN105928795A (zh) * 2016-06-15 2016-09-07 黑龙江科技大学 测量散体的抗压性及压缩模量装置及方法
CN106053117A (zh) * 2016-07-20 2016-10-26 杭州市萧山区建设工程质量监督站 一种模板支撑结构模型加载及测试综合装置
CN106018044A (zh) * 2016-08-12 2016-10-12 郑州大学 混凝土直接拉伸试验试件、试件成型模具及成套装置
CN108827827A (zh) * 2018-07-31 2018-11-16 中南大学 一种3d打印混凝土建造性测试装置及方法
CN113791199A (zh) * 2021-09-09 2021-12-14 郑州大学 一种模拟荷载与环境因素耦合作用下的混凝土试验装置
CN114895006A (zh) * 2022-04-22 2022-08-12 郑州大学 一种测试3d打印混凝土可建造性的测试方法
CN218470378U (zh) * 2022-04-22 2023-02-10 河南城建学院 一种3d打印混凝土可建造性试验机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024020663A1 (pt) * 2022-07-29 2024-02-01 Ribeiro Luiz Claudio Elece Corpo de prova, pistão de ensaio, base de ensaio, conjunto de ensaio e método de fabricação de corpo de prova

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180120284A1 (en) Concrete temperature stress testing machine system and temperature deformation self-compensation method
CN110646393B (zh) 一种测试泡沫混凝土膨胀应力和变形分布的装置与方法
CN218470378U (zh) 一种3d打印混凝土可建造性试验机
CN114895005A (zh) 一种3d打印混凝土可建造性试验方法
CN110542703A (zh) 监测约束状态下泡沫混凝土热胀应力和变形的装置与方法
CN107328922A (zh) 一种蒸汽养护条件下泡沫混凝土体积变形的测试装置
CN106645661B (zh) 一种建筑3d打印材料建造性能的测试装置及测试方法
CN111347666B (zh) 一种基于粘性液体挤出的3d打印延迟补偿方法及其系统
CN110487715B (zh) 一种高延性水泥基材料单纤维拔出试验装置及试验方法
CN112976283A (zh) 砼试件的制作装置和砼试件的制作方法
CN108645710B (zh) 一种手轮式测量混凝土脱模性能的装置及方法
CN114895006B (zh) 一种测试3d打印混凝土可建造性的测试方法
CN116296692A (zh) 一种建筑材料用检测装置
CN217654971U (zh) 一种混凝土抗裂性能实验装置
CN115493906A (zh) 一种控制孔隙度的标准土样快速制备装置及其制样方法
CN215866315U (zh) 一种模拟现场路面压实的振动旋转组合成型装置
CN108760442A (zh) 一种可调混凝土层间结合厚度的成型模具及其试验方法
CN109458925A (zh) 水泥基材料在热养护过程中的变形动态测试装置及方法
CN110441122B (zh) 基于3d打印的标准节理锚固试块模具制作及操作方法
CN106841005A (zh) 测试液态复合材料渗透率的装置及其应用系统和方法
CN214309792U (zh) 一种彩色透水整体路面试件成型装置
CN208187898U (zh) 一种建筑陶板用测试泥料流变性的装置
CN2679667Y (zh) 可制备不同高度试件的沥青混合料轮碾压实机
CN212722893U (zh) 混凝土早龄期收缩变形特性锥形测定装置
CN114261014B (zh) 一种水泥基纳米复合材料人防门门扇生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination