CN115677382B - 一种用于3d打印混凝土的界面增强剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于3D打印混凝土的界面增强剂，按重量份包括：纳米二氧化硅1‑2份、石膏晶须25‑40份和水100‑150份。本发明通过设置纳米二氧化硅，能够激发新旧混泥土界面的水化活性，微填充作用也可以减弱新旧界面过渡区的孔隙率，从而提高新旧混凝土之间的连接强度。

Description

一种用于3D打印混凝土的界面增强剂
技术领域
本发明涉及混凝土制备技术领域，具体涉及一种用于3D打印混凝土的界面增强剂。
背景技术
3D打印混凝土技术，在混凝土的分层堆叠时，由于上下两层混凝土的打印间隔时间、材料凝结时间、流态特性等差异，使得在层间会出现界面薄弱区，影响3D打印构件的整体强度及耐久性，这是限制3D打印混凝土大范围应用的问题之一。
因此，通过技术手段对打印界面进行有效增强具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是解决上述的不足，提供一种用于3D打印混凝土的界面增强剂。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于3D打印混凝土的界面增强剂，按重量份包括：纳米二氧化硅1-2份、石膏晶须25-40份和水100-150份。
进一步的，所述石膏晶须包括α型半水石膏晶须和无水型石膏晶须。
进一步的，所述α型半水石膏晶须按重量份包括5-10份，所述无水型石膏晶须按重量份包括20-30份。
进一步的，所述α型半水石膏晶须的直径为2-10um。
进一步的，所述α型半水石膏晶须的长径比范围为5-20。
进一步的，所述无水石膏晶须的直径为0.5-5um。
进一步的，所述无水石膏晶须的长径比范围为5-30。
进一步的，所述纳米二氧化硅的粒径范围为10-500nm。
对比现有技术，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过设置纳米二氧化硅，能够激发新旧混泥土界面的水化活性，微填充作用也可以减弱新旧界面过渡区的孔隙率，从而提高新旧混凝土之间的连接强度；
2、本发明通过设置石膏晶须，并将石膏晶须设置为α型半水石膏晶须和无水型石膏晶须的组合，两种晶须均可穿插于新旧混凝土的基体中，能够建筑提高其粘结能力；
3、本发明设置的α型半水石膏晶须具有一定的活性，在纳米二氧化硅的诱导下溶解再结晶，新生成的二水硫酸钙细小晶体可以进一步填充在空隙中，增大层间密实度，提高界面粘结强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明用于3D打印混凝土的界面增强剂，按重量份包括：纳米二氧化硅1份、石膏晶须25份和水100份，所述石膏晶须包括按重量份包括α型半水石膏晶须5份和无水型石膏晶须20份；
所述纳米二氧化硅的粒径为10nm；
所述α型半水石膏晶须的直径为2um，长径比为5；
所述无水石膏晶须的直径为0.5um，长径比为5。
按照上述配方称取原料，混合均匀后制得界面增强剂，在30min内使用，使用时保持充分分散状态，之后将其涂覆在3D打印混凝土的上表面，首层摊铺10min后打印下一层的混凝土，形成3D打印构件。
实施例2：
本发明用于3D打印混凝土的界面增强剂，按重量份包括：纳米二氧化硅1.5份、石膏晶须30份和水120份，所述石膏晶须包括按重量份包括α型半水石膏晶须6份和无水型石膏晶须24份；
所述纳米二氧化硅的粒径为132nm；
所述α型半水石膏晶须的直径为5.3um，长径比为11.3；
所述无水石膏晶须的直径为2.6um，长径比为14.7。
按照上述配方称取原料，混合均匀后制得界面增强剂，在30min内使用，使用时保持充分分散状态，之后将其涂覆在3D打印混凝土的上表面，首层摊铺10min后打印下一层的混凝土，形成3D打印构件。
实施例3：
本发明用于3D打印混凝土的界面增强剂，按重量份包括：纳米二氧化硅2份、石膏晶须40份和水150份，所述石膏晶须包括按重量份包括α型半水石膏晶须10份和无水型石膏晶须30份；
所述纳米二氧化硅的粒径为500nm；
所述α型半水石膏晶须的直径为10um，长径比为20；
所述无水石膏晶须的直径为5um，长径比为30。
按照上述配方称取原料，混合均匀后制得界面增强剂，在30min内使用，使用时保持充分分散状态，之后将其涂覆在3D打印混凝土的上表面，首层摊铺10min后打印下一层的混凝土，形成3D打印构件。
采用上述实施例1-3制得的界面增强剂，分别在混凝土3D打印过程中进行使用，并对制得的3D打印构件，均标准养护7天，采用CN208607070《3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置》中所述的方法进行层间剪切强度和层间抗拉强度测试，结果如表1所示：
表1层间拉伸强度和剪切强度测试表
层间拉伸强度(MPa) 层间剪切强度(MPa)
实施例1 2.89 3.24
实施例2 3.12 3.43
实施例3 2.81 3.36
由表1可知，当采用实施例2的制备方法制得的界面增强剂，在3D打印混凝土过程中使用时，形成的3D打印构件的层间拉伸强度和剪切强度最好。
以实施例2的各项参数作为基础，另设置了对比例1-3：
对比例1：
本对比例与实施例2的区别在于：不使用界面增强剂直接进行混凝土的3D打印，形成3D打印构件。
对比例2：
本对比例与实施例2的区别在于：石膏晶须为α型半水石膏晶须，不使用无水型石膏晶须。
按照上述配方称取原料，混合均匀后制得界面增强剂，在30min内使用，使用时保持充分分散状态，之后将其涂覆在3D打印混凝土的上表面，首层摊铺10min后打印下一层的混凝土，形成3D打印构件。
对比例3：
本对比例与实施例2的区别在于：石膏晶须为无水型石膏晶须，不使用α型半水石膏晶须。
按照上述配方称取原料，混合均匀后制得界面增强剂，在30min内使用，使用时保持充分分散状态，之后将其涂覆在3D打印混凝土的上表面，首层摊铺10min后打印下一层的混凝土，形成3D打印构件。
采用上述对比例1-3制得的界面增强剂，分别在混凝土3D打印过程中进行使用，并对制得的3D打印构件，均标准养护7天，采用CN208607070《3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置》中所述的方法进行层间剪切强度和层间抗拉强度测试，结果如表2所示：
表2层间剪切强度和层间抗拉强度测试表
层间拉伸强度(MPa) 层间剪切强度(MPa)
实施例2 3.12 3.43
对比例1 1.74 1.48
对比例2 1.93 1.63
对比例3 2.04 1.72
由表2所示，在不使用界面增强剂时(对比例1)，制得的3D打印构件的层间剪切强度和层间抗拉强度远低于使用界面增强剂(实施例2)的层间剪切强度和层间抗拉强度；且通过对比例2和对比例3可知，使用到的石膏晶须为α型半水石膏晶须和无水石膏晶须两者组合时(实施例2)，制得的3D打印构件的层间剪切强度和层间抗拉强度较单独使用α型半水石膏晶须(对比例2)和无水石膏晶须(对比例3)更好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (2)

1.一种用于3D打印混凝土的界面增强剂，其特征在于：按重量份为：纳米二氧化硅1-2份、石膏晶须25-40份和水100-150份；
所述石膏晶须为α型半水石膏晶须和无水型石膏晶须；
所述α型半水石膏晶须按重量份为5-10份，所述无水型石膏晶须按重量份为20-30份；
所述α型半水石膏晶须的直径为2-10um；
所述α型半水石膏晶须的长径比范围为5-20；
所述无水型石膏晶须的直径为0.5-5um；
所述无水型石膏晶须的长径比范围为5-30。
2.如权利要求1所述的用于3D打印混凝土的界面增强剂，其特征在于：所述纳米二氧化硅的粒径范围为10-500nm。
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