CN115572124A - 一种3d打印秸秆混凝土材料及其制备方法 - Google Patents
一种3d打印秸秆混凝土材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115572124A CN115572124A CN202211183405.4A CN202211183405A CN115572124A CN 115572124 A CN115572124 A CN 115572124A CN 202211183405 A CN202211183405 A CN 202211183405A CN 115572124 A CN115572124 A CN 115572124A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- straw
- drying
- treatment
- parts
- printing
- 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.)
- Granted
Links
- 239000010902 straw Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000012802 nanoclay Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 71
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 71
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 62
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 47
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 31
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 24
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 21
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 15
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 15
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 229910017059 organic montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 12
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 12
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 9
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 9
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 6
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 claims description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 6
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 6
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 claims description 4
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 3
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 claims description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 3
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 3
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 3
- 238000010557 suspension polymerization reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 3
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 abstract description 7
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 3
- 241000209149 Zea Species 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
- B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/18—Waste materials; Refuse organic
- C04B18/24—Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/026—Comminuting, e.g. by grinding or breaking; Defibrillating fibres other than asbestos
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
- C04B2111/00181—Mixtures specially adapted for three-dimensional printing (3DP), stereo-lithography or prototyping
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/27—Water resistance, i.e. waterproof or water-repellent materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
本发明属于3D打印建筑材料技术领域,公开了一种3D打印秸秆混凝土材料及其制备方法,3D打印秸秆混凝土材料按照质量份数由硅酸盐水泥30‑35份、河砂20‑25份、粉煤灰10‑15份、纳米粘土10‑15份、橡胶粉10‑15份、改性玻璃纤维8‑12份、秸秆纤维5‑8份以及聚羧酸减水剂1‑2份、速凝剂1‑2份组成。本发明利用秸秆替代部分胶凝材料与其他纤维,降低了整体的材料成本,且能够有效的进行秸秆的废物利用,绿色环保,同时添加秸秆纤维得到的打印材料保温、隔热性能好。本发明通过硅酸盐水泥、河砂、粉煤灰、纳米粘土、橡胶粉、改性玻璃纤维、秸秆纤维的配合有效提高了打印材料的流变性、力学性能以及耐久性。
Description
技术领域
本发明属于3D打印建筑材料技术领域,尤其涉及一种3D打印秸秆混凝土材料及其制备方法。
背景技术
目前,混凝土3D打印技术是应用机电一体化技术通过挤出成型的方式将混凝土拌合物建造成三维结构的增材建造技术。混凝土3D打印技术是最主要优势在于完全省去了建筑模板的制造和施工成本。混凝土3D打印技术完全替代建筑模板这一巨大优势同时也为打印材料带来了巨大挑战,因为混凝土材料必须满足建筑模板所要求的全部条件。因此,新拌3D打印混凝土材料的早期性能非常重要。新拌3D打印混凝土材料需要具有特殊的流变特性,既可以顺利挤出,避免发生堵塞,又具有足够的早期强度和刚度,可以为后续层层堆积提供稳定基础,避免过度变形和坍塌。仅仅依靠材料自身配合比的调整,难以实现打印材料的特殊流变特性要求,因此,寻求一种可有效调整打印材料流变特性的材料是突破其上述瓶颈的重要途径。
然而,现有的3D打印混凝土材料的流变性、力学性能以及耐久性能不佳,且材料成本高,不稳定。
通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:现有的3D打印混凝土材料的流变性、力学性能以及耐久性能不佳,且材料成本高,不稳定。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种3D打印秸秆混凝土材料及其制备方法。
本发明是这样实现的,一种3D打印秸秆混凝土材料,所述3D打印秸秆混凝土材料按照质量份数由硅酸盐水泥30-35份、河砂20-25份、粉煤灰10-15份、纳米粘土10-15份、橡胶粉10-15份、改性玻璃纤维8-12份、秸秆纤维5-8份以及聚羧酸减水剂1-2份、速凝剂1-2份组成。
本发明的另一目的在于提供一种所述3D打印秸秆混凝土材料的3D打印秸秆混凝土材料的制备方法,所述3D打印秸秆混凝土材料的制备方法包括以下步骤:
步骤一,通过对有机蒙脱土与凹凸棒土进行溶解、超声振荡、沉降、烘干、粉碎、焙烧处理得到纳米粘土;
步骤二,将碳纤维进行加热、烘干,结合处理溶液与超声波、真空烘干进行碳纤维的改性;
步骤三,通过对聚丙烯腈以及丙烯酸甲酯依次进行预处理、聚合、纺丝、预氧化、洗涤、拉伸、电解、上浆、干燥处理进行碳纤维的制备;
步骤四,通过对秸秆原材料进行初步处理、预处理、微波辐射处理、烘干制备秸秆纤维;
步骤五,将制备得到的硅酸盐水泥、河砂、粉煤灰、纳米粘土、橡胶粉、改性玻璃纤维、秸秆纤维利用搅拌装置混合均匀,得到混合物料;
步骤六,将去离子水与聚羧酸减水剂、速凝剂搅拌均匀,得到助凝剂;将所述混合物料与所述助凝剂利用搅拌装置混合搅拌均匀,得到所述3D打印秸秆混凝土材料。
进一步,所述通过对有机蒙脱土与凹凸棒土进行溶解、超声振荡、沉降、烘干、粉碎,焙烧处理得到纳米粘土包括:
首先,称取有机蒙脱土与凹凸棒土,将称取的有机蒙脱土与凹凸棒土加入一定量的去离子水中,并进行超声振荡,得到混合均匀的混合浆液;
其次,将得到的混合浆液于常温下进行沉降处理,过滤去除上层上清液,保留沉淀;
然后,对所述沉淀利用去离子水洗涤后,利用烘干装置进行烘干处理,再利用粉碎装置进行粉碎,得到混合粉末;
最后,将得到的混合粉末放入管式炉中,在惰性气体氛围中于350℃下进行焙烧;自然冷却至室温后进行超声分散得到纳米粘土。
进一步,所述将碳纤维进行加热、烘干,结合处理溶液与超声波、真空烘干进行碳纤维的改性包括:
首先,进行碳纤维的制备,将制备得到的碳纤维利用去离子水煮沸后,取出利用烘干装置进行烘干处理,得到烘干后的碳纤维;
其次,将烘干后的碳纤维浸泡于丙酮溶液中,于60℃下边搅拌边反应6-7小时,并自然冷却至室温;
然后,将冷却后的碳纤维利用去离子水冲洗后,放入处理溶液中,搅拌均匀后,于40℃下进行超声处理;
最后,将超声处理后的碳纤维在40℃下的真空环境中烘干,得到改性的碳纤维。
进一步,所述通过对聚丙烯腈以及丙烯酸甲酯依次进行预处理、聚合、纺丝、预氧化、洗涤、拉伸、电解、上浆、干燥处理进行碳纤维的制备包括:
首先,获取利用聚丙烯腈以及丙烯酸甲酯制备碳纤维原丝,并对制备得到的碳纤维原丝进行预处理、水相悬浮聚合反应得到聚合物;
其次,对得到的聚合物进行螯合、过滤、烘干、加热、过滤、冷却处理得到纺丝原液;
再者,将得到的纺丝原液利用纺丝装置于45℃下得到初生碳纤维;将得到的初生碳纤维放置于预氧炉内进行预氧化处理;
然后,将预氧化后的碳纤维进行洗涤、拉伸处理,并利用磷酸、碳酸氢铵分别作为电解质对所述碳纤维进行电解处理;
最后,对所述电解处理的碳纤维进行上浆、真空干燥以及拉伸处理,得到所述碳纤维。
进一步,所述预氧化温度为260℃。
进一步,所述处理溶液由乙醇溶液与硅烷偶联剂按照体积比6:4组成。
进一步,所述通过对秸秆原材料进行初步处理、预处理、微波辐射处理、烘干制备秸秆纤维包括:
首先,获取秸秆原材料,去除获取的秸秆原材料的杂质后,利用去离子水进行冲洗,利用烘干装置进行烘干,利用粉碎装置进行粉碎,得到初步秸秆纤维;
其次,将得到的初步秸秆纤维浸泡于氢氧化钠溶液中再边搅拌边加热至45℃,并利用超声振荡装置进行超声振荡处理;
然后,将混合溶液进行过滤、利用去离子水洗至中性,利用烘干装置进行烘干得到预处理的秸秆纤维;
再然后,将预处理的秸秆纤维利用微波处理装置进行微波辐射处理,得到二次处理的秸秆纤维;
最后,将微波处理后的秸秆纤维利用去离子水冲洗后,再利用烘干装置进行烘干处理,得到秸秆纤维。
进一步,所述秸秆原材料为玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆中的任意两种。
进一步,所述氢氧化钠溶液的浓度为:4%-5%。
结合上述的技术方案和解决的技术问题,请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为:
第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度,紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等,详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题,解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下:
本发明利用秸秆替代部分胶凝材料与其他纤维,降低了整体的材料成本,且能够有效的进行秸秆的废物利用,绿色环保,同时添加秸秆纤维得到的打印材料保温、隔热性能好。本发明通过硅酸盐水泥、河砂、粉煤灰、纳米粘土、橡胶粉、改性玻璃纤维、秸秆纤维的配合有效提高了打印材料的流变性、力学性能以及耐久性。
第二,把技术方案看做一个整体或者从产品的角度,本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点,具体描述如下:
本发明的3D打印混凝土材料具有优异的抗渗性,整体混凝土结构具有良好的整体性、延性以及抗震耗能性能,且稳定性好。
附图说明
图1是本发明实施例提供的3D打印秸秆混凝土材料的制备方法流程图;
图2是本发明实施例提供的通过对有机蒙脱土与凹凸棒土进行溶解、超声振荡、沉降、烘干、粉碎,焙烧处理得到纳米粘土的方法流程图;
图3是本发明实施例提供的将碳纤维进行加热、烘干,结合处理溶液与超声波、真空烘干进行碳纤维的改性的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的3D打印秸秆混凝土材料按照质量份数由硅酸盐水泥30-35份、河砂20-25份、粉煤灰10-15份、纳米粘土10-15份、橡胶粉10-15份、改性玻璃纤维8-12份、秸秆纤维5-8份以及聚羧酸减水剂1-2份、速凝剂1-2份组成。
如图1所示,本发明实施例提供的3D打印秸秆混凝土材料的制备方法包括以下步骤:
S101,通过对有机蒙脱土与凹凸棒土进行溶解、超声振荡、沉降、烘干、粉碎、焙烧处理得到纳米粘土;将碳纤维进行加热、烘干,结合处理溶液与超声波、真空烘干进行碳纤维的改性;
S102,通过对聚丙烯腈以及丙烯酸甲酯依次进行预处理、聚合、纺丝、预氧化、洗涤、拉伸、电解、上浆、干燥处理进行碳纤维的制备;通过对秸秆原材料进行初步处理、预处理、微波辐射处理、烘干制备秸秆纤维;
S103,将制备得到的硅酸盐水泥、河砂、粉煤灰、纳米粘土、橡胶粉、改性玻璃纤维、秸秆纤维利用搅拌装置混合均匀,得到混合物料;
S104,将去离子水与聚羧酸减水剂、速凝剂搅拌均匀,得到助凝剂;将所述混合物料与所述助凝剂利用搅拌装置混合搅拌均匀,得到所述3D打印秸秆混凝土材料。
如图2所示,本发明实施例提供的通过对有机蒙脱土与凹凸棒土进行溶解、超声振荡、沉降、烘干、粉碎,焙烧处理得到纳米粘土包括:
S201,称取有机蒙脱土与凹凸棒土,将称取的有机蒙脱土与凹凸棒土加入一定量的去离子水中,并进行超声振荡,得到混合均匀的混合浆液;
S202,将得到的混合浆液于常温下进行沉降处理,过滤去除上层上清液,保留沉淀;
S203,对所述沉淀利用去离子水洗涤后,利用烘干装置进行烘干处理,再利用粉碎装置进行粉碎,得到混合粉末;
S204,将得到的混合粉末放入管式炉中,在惰性气体氛围中于350℃下进行焙烧;自然冷却至室温后进行超声分散得到纳米粘土。
如图3所示,本发明实施例提供的将碳纤维进行加热、烘干,结合处理溶液与超声波、真空烘干进行碳纤维的改性包括:
S301,进行碳纤维的制备,将制备得到的碳纤维利用去离子水煮沸后,取出利用烘干装置进行烘干处理,得到烘干后的碳纤维;
S302,将烘干后的碳纤维浸泡于丙酮溶液中,于60℃下边搅拌边反应6-7小时,并自然冷却至室温;
S303,将冷却后的碳纤维利用去离子水冲洗后,放入处理溶液中,搅拌均匀后,于40℃下进行超声处理;
S304,将超声处理后的碳纤维在40℃下的真空环境中烘干,得到改性的碳纤维。
本发明实施例提供的通过对聚丙烯腈以及丙烯酸甲酯依次进行预处理、聚合、纺丝、预氧化、洗涤、拉伸、电解、上浆、干燥处理进行碳纤维的制备包括:
首先,获取利用聚丙烯腈以及丙烯酸甲酯制备碳纤维原丝,并对制备得到的碳纤维原丝进行预处理、水相悬浮聚合反应得到聚合物;
其次,对得到的聚合物进行螯合、过滤、烘干、加热、过滤、冷却处理得到纺丝原液;
再者,将得到的纺丝原液利用纺丝装置于45℃下得到初生碳纤维;将得到的初生碳纤维放置于预氧炉内进行预氧化处理;
然后,将预氧化后的碳纤维进行洗涤、拉伸处理,并利用磷酸、碳酸氢铵分别作为电解质对所述碳纤维进行电解处理;
最后,对所述电解处理的碳纤维进行上浆、真空干燥以及拉伸处理,得到所述碳纤维。
本发明实施例提供的预氧化温度为260℃。
本发明实施例提供的处理溶液由乙醇溶液与硅烷偶联剂按照体积比6:4组成。
本发明实施例提供的通过对秸秆原材料进行初步处理、预处理、微波辐射处理、烘干制备秸秆纤维包括:
首先,获取秸秆原材料,去除获取的秸秆原材料的杂质后,利用去离子水进行冲洗,利用烘干装置进行烘干,利用粉碎装置进行粉碎,得到初步秸秆纤维;
其次,将得到的初步秸秆纤维浸泡于氢氧化钠溶液中再边搅拌边加热至45℃,并利用超声振荡装置进行超声振荡处理;
然后,将混合溶液进行过滤、利用去离子水洗至中性,利用烘干装置进行烘干得到预处理的秸秆纤维;
再然后,将预处理的秸秆纤维利用微波处理装置进行微波辐射处理,得到二次处理的秸秆纤维;
最后,将微波处理后的秸秆纤维利用去离子水冲洗后,再利用烘干装置进行烘干处理,得到秸秆纤维。
本发明实施例提供的秸秆原材料为玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆中的任意两种。
本发明实施例提供的氢氧化钠溶液的浓度为:4%-5%。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种3D打印秸秆混凝土材料,其特征在于,所述3D打印秸秆混凝土材料按照质量份数由硅酸盐水泥30-35份、河砂20-25份、粉煤灰10-15份、纳米粘土10-15份、橡胶粉10-15份、改性玻璃纤维8-12份、秸秆纤维5-8份以及聚羧酸减水剂1-2份、速凝剂1-2份组成。
2.一种如权利要求1所述3D打印秸秆混凝土材料的3D打印秸秆混凝土材料的制备方法,其特征在于,所述3D打印秸秆混凝土材料的制备方法包括以下步骤:
步骤一,通过对有机蒙脱土与凹凸棒土进行溶解、超声振荡、沉降、烘干、粉碎、焙烧处理得到纳米粘土;
步骤二,将碳纤维进行加热、烘干,结合处理溶液与超声波、真空烘干进行碳纤维的改性;
步骤三,通过对聚丙烯腈以及丙烯酸甲酯依次进行预处理、聚合、纺丝、预氧化、洗涤、拉伸、电解、上浆、干燥处理进行碳纤维的制备;
步骤四,通过对秸秆原材料进行初步处理、预处理、微波辐射处理、烘干制备秸秆纤维;
步骤五,将制备得到的硅酸盐水泥、河砂、粉煤灰、纳米粘土、橡胶粉、改性玻璃纤维、秸秆纤维利用搅拌装置混合均匀,得到混合物料;
步骤六,将去离子水与聚羧酸减水剂、速凝剂搅拌均匀,得到助凝剂;将所述混合物料与所述助凝剂利用搅拌装置混合搅拌均匀,得到所述3D打印秸秆混凝土材料。
3.如权利要求2所述3D打印秸秆混凝土材料的制备方法,其特征在于,所述通过对有机蒙脱土与凹凸棒土进行溶解、超声振荡、沉降、烘干、粉碎,焙烧处理得到纳米粘土包括:
首先,称取有机蒙脱土与凹凸棒土,将称取的有机蒙脱土与凹凸棒土加入一定量的去离子水中,并进行超声振荡,得到混合均匀的混合浆液;
其次,将得到的混合浆液于常温下进行沉降处理,过滤去除上层上清液,保留沉淀;
然后,对所述沉淀利用去离子水洗涤后,利用烘干装置进行烘干处理,再利用粉碎装置进行粉碎,得到混合粉末;
最后,将得到的混合粉末放入管式炉中,在惰性气体氛围中于350℃下进行焙烧;自然冷却至室温后进行超声分散得到纳米粘土。
4.如权利要求2所述3D打印秸秆混凝土材料的制备方法,其特征在于,所述将碳纤维进行加热、烘干,结合处理溶液与超声波、真空烘干进行碳纤维的改性包括:
首先,进行碳纤维的制备,将制备得到的碳纤维利用去离子水煮沸后,取出利用烘干装置进行烘干处理,得到烘干后的碳纤维;
其次,将烘干后的碳纤维浸泡于丙酮溶液中,于60℃下边搅拌边反应6-7小时,并自然冷却至室温;
然后,将冷却后的碳纤维利用去离子水冲洗后,放入处理溶液中,搅拌均匀后,于40℃下进行超声处理;
最后,将超声处理后的碳纤维在40℃下的真空环境中烘干,得到改性的碳纤维。
5.如权利要求4所述3D打印秸秆混凝土材料的制备方法,其特征在于,所述通过对聚丙烯腈以及丙烯酸甲酯依次进行预处理、聚合、纺丝、预氧化、洗涤、拉伸、电解、上浆、干燥处理进行碳纤维的制备包括:
首先,获取利用聚丙烯腈以及丙烯酸甲酯制备碳纤维原丝,并对制备得到的碳纤维原丝进行预处理、水相悬浮聚合反应得到聚合物;
其次,对得到的聚合物进行螯合、过滤、烘干、加热、过滤、冷却处理得到纺丝原液;
再者,将得到的纺丝原液利用纺丝装置于45℃下得到初生碳纤维;将得到的初生碳纤维放置于预氧炉内进行预氧化处理;
然后,将预氧化后的碳纤维进行洗涤、拉伸处理,并利用磷酸、碳酸氢铵分别作为电解质对所述碳纤维进行电解处理;
最后,对所述电解处理的碳纤维进行上浆、真空干燥以及拉伸处理,得到所述碳纤维。
6.如权利要求5所述3D打印秸秆混凝土材料的制备方法,其特征在于,所述预氧化温度为260℃。
7.如权利要求4所述3D打印秸秆混凝土材料的制备方法,其特征在于,所述处理溶液由乙醇溶液与硅烷偶联剂按照体积比6:4组成。
8.如权利要求2所述3D打印秸秆混凝土材料的制备方法,其特征在于,所述通过对秸秆原材料进行初步处理、预处理、微波辐射处理、烘干制备秸秆纤维包括:
首先,获取秸秆原材料,去除获取的秸秆原材料的杂质后,利用去离子水进行冲洗,利用烘干装置进行烘干,利用粉碎装置进行粉碎,得到初步秸秆纤维;
其次,将得到的初步秸秆纤维浸泡于氢氧化钠溶液中再边搅拌边加热至45℃,并利用超声振荡装置进行超声振荡处理;
然后,将混合溶液进行过滤、利用去离子水洗至中性,利用烘干装置进行烘干得到预处理的秸秆纤维;
再然后,将预处理的秸秆纤维利用微波处理装置进行微波辐射处理,得到二次处理的秸秆纤维;
最后,将微波处理后的秸秆纤维利用去离子水冲洗后,再利用烘干装置进行烘干处理,得到秸秆纤维。
9.如权利要求8所述3D打印秸秆混凝土材料的制备方法,其特征在于,所述秸秆原材料为玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆中的任意两种。
10.如权利要求8所述3D打印秸秆混凝土材料的制备方法,其特征在于,所述氢氧化钠溶液的浓度为:4%-5%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211183405.4A CN115572124B (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种3d打印秸秆混凝土材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211183405.4A CN115572124B (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种3d打印秸秆混凝土材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115572124A true CN115572124A (zh) | 2023-01-06 |
CN115572124B CN115572124B (zh) | 2024-02-13 |
Family
ID=84583686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211183405.4A Active CN115572124B (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种3d打印秸秆混凝土材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115572124B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117142823A (zh) * | 2023-08-30 | 2023-12-01 | 西南科技大学 | 一种3d打印混凝土免拆模板及其制备方法 |
CN118290077A (zh) * | 2024-04-07 | 2024-07-05 | 广东广物金属产业集团有限公司 | 一种高强度混凝土及其制备方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103643503A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-03-19 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种硅烷偶联剂改性碳纤维表面的处理方法 |
CN108529984A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种表面改性碳纤维增强高阻抗高抗拉强度水泥基3d打印基材及其制备方法 |
CN108546025A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-09-18 | 江苏百瑞吉新材料有限公司 | 一种高韧性的喷射混凝土及其生产方法 |
CN108947574A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-12-07 | 佛山陵朝新材料有限公司 | 一种小麦秸秆纤维复合材料的制备方法 |
CN110342883A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-10-18 | 佛山市津明建筑科技有限公司 | 一种3d打印用环氧树脂混凝土材料及其制备方法 |
WO2021180309A1 (de) * | 2020-03-10 | 2021-09-16 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur herstellung von schaumbeton |
CN114133587A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-04 | 山东交通学院 | 一种改性秸秆纤维及其制备方法与改性秸秆纤维制备的沥青胶浆及其制备方法 |
CN114180913A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-15 | 上海建工建材科技集团股份有限公司 | 一种3d打印秸秆混凝土材料及其制备方法 |
-
2022
- 2022-09-27 CN CN202211183405.4A patent/CN115572124B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103643503A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-03-19 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种硅烷偶联剂改性碳纤维表面的处理方法 |
CN108529984A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种表面改性碳纤维增强高阻抗高抗拉强度水泥基3d打印基材及其制备方法 |
CN108947574A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-12-07 | 佛山陵朝新材料有限公司 | 一种小麦秸秆纤维复合材料的制备方法 |
CN108546025A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-09-18 | 江苏百瑞吉新材料有限公司 | 一种高韧性的喷射混凝土及其生产方法 |
CN110342883A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-10-18 | 佛山市津明建筑科技有限公司 | 一种3d打印用环氧树脂混凝土材料及其制备方法 |
WO2021180309A1 (de) * | 2020-03-10 | 2021-09-16 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur herstellung von schaumbeton |
CN114133587A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-04 | 山东交通学院 | 一种改性秸秆纤维及其制备方法与改性秸秆纤维制备的沥青胶浆及其制备方法 |
CN114180913A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-15 | 上海建工建材科技集团股份有限公司 | 一种3d打印秸秆混凝土材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
刘殿忠;于莹;夏法磊;陈楠;姚清鹏;: "秸秆混凝土配合比设计", 吉林建筑工程学院学报, no. 01, pages 279 - 21 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117142823A (zh) * | 2023-08-30 | 2023-12-01 | 西南科技大学 | 一种3d打印混凝土免拆模板及其制备方法 |
CN118290077A (zh) * | 2024-04-07 | 2024-07-05 | 广东广物金属产业集团有限公司 | 一种高强度混凝土及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115572124B (zh) | 2024-02-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN115572124B (zh) | 一种3d打印秸秆混凝土材料及其制备方法 | |
CN112194400B (zh) | 冷粘法制备核壳结构轻骨料及其制备方法 | |
CN110240774B (zh) | 一种高强度木质素/聚乙烯醇复合导电水凝胶及制备方法 | |
CN105731856B (zh) | 一种淀粉基混凝土减水剂的制备方法 | |
CN113754359B (zh) | 一种适用于3d打印技术的全固废纤维增强地聚合物复合材料 | |
CN111423164A (zh) | 一种晶须增韧增强地聚合物及制备方法 | |
CN1673166A (zh) | 保温砂浆干粉料及制备方法 | |
CN104671698B (zh) | 一种改性氧化钙类水泥混凝土膨胀剂及其制备方法 | |
CN112250355A (zh) | 一种碱激发粉煤灰/矿渣再生混凝土及其制备方法 | |
CN111606731A (zh) | 一种高性能自密实水泥配重块及其制备方法 | |
CN111138136A (zh) | 一种抗开裂水泥 | |
CN102942377B (zh) | 一种改性膨润土陶瓷坯体增强剂及其制作方法和使用方法 | |
CN108706988A (zh) | 一种应用于装配式建筑的新型环保复合材料及其制备方法 | |
CN110759710A (zh) | 一种气化渣烧结砖及其制备方法 | |
CN115504721B (zh) | 一种增强粉煤灰基碱激发材料及其制备方法 | |
CN113860816B (zh) | 一种可充电、储电、放电的混凝土材料及制备方法 | |
CN113024201B (zh) | 一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法 | |
CN109293312B (zh) | 一种抗裂再生混凝土及其制备方法 | |
CN114804748A (zh) | 高钙粉煤灰/水泥复合胶凝材料固化的黏土及制备方法 | |
CN115215589A (zh) | 一种玉米芯低碳建筑材料及其制备方法 | |
CN113105191A (zh) | 一种基于城市固废垃圾生产装配式环保节能保温板的制备方法 | |
CN113045260A (zh) | 一种高强保温陶粒混凝土及其制备与应用 | |
CN114956674B (zh) | 一种废旧纺织品气凝胶基吸声隔热材料及其制备方法和应用 | |
CN113429182B (zh) | 一种碳气凝胶水泥砖及其制备方法 | |
CN114671656B (zh) | 一种多孔轻质自保温材料及其制备方法 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |