CN115974499B - 一种3d打印的砂浆材料及其制备方法、砂浆的3d打印方法 - Google Patents
一种3d打印的砂浆材料及其制备方法、砂浆的3d打印方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115974499B CN115974499B CN202211592301.9A CN202211592301A CN115974499B CN 115974499 B CN115974499 B CN 115974499B CN 202211592301 A CN202211592301 A CN 202211592301A CN 115974499 B CN115974499 B CN 115974499B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- mortar material
- mortar
- printing
- early strength
- 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.)
- Active
Links
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 title claims abstract description 139
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 137
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 27
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 claims abstract description 41
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 39
- DGVVJWXRCWCCOD-UHFFFAOYSA-N naphthalene;hydrate Chemical compound O.C1=CC=CC2=CC=CC=C21 DGVVJWXRCWCCOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 35
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 35
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims description 27
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 22
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 4
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000007639 printing Methods 0.000 abstract description 23
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 30
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 239000003469 silicate cement Substances 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 206010053567 Coagulopathies Diseases 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000035602 clotting Effects 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
-
- 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
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- 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
-
- 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
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/06—Quartz; Sand
-
- 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
- C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B16/02—Cellulosic materials
-
- 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
- C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B16/04—Macromolecular compounds
- C04B16/06—Macromolecular compounds fibrous
- C04B16/0616—Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B16/0625—Polyalkenes, e.g. polyethylene
- C04B16/0633—Polypropylene
-
- 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
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/067—Slags
-
- 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
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
-
- 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
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
- C04B22/08—Acids or salts thereof
- C04B22/10—Acids or salts thereof containing carbon in the anion
-
- 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
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/12—Nitrogen containing compounds organic derivatives of hydrazine
- C04B24/122—Hydroxy amines
-
- 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
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B24/2611—Polyalkenes
-
- 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
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B24/2623—Polyvinylalcohols; Polyvinylacetates
-
- 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
-
- 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
- C04B28/06—Aluminous cements
-
- 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
- C04B28/06—Aluminous cements
- C04B28/065—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
-
- 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
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
- C04B40/0039—Premixtures of ingredients
- C04B40/0046—Premixtures of ingredients characterised by their processing, e.g. sequence of mixing the ingredients when preparing the premixtures
-
- 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
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/02—Portland cement
-
- 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
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/32—Aluminous cements
-
- 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
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/10—Accelerators; Activators
-
- 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
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/30—Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
- C04B2103/302—Water reducers
-
- 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
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/50—Defoamers, air detrainers
-
- 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
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明属于砂浆材料技术领域,特别涉及一种3D打印的砂浆材料及其制备方法、砂浆的3D打印方法。所述砂浆材料包括:普通硅酸盐水泥50~70份;硫铝酸盐水泥6~14份;矿渣微粉2~20份;粉煤灰18~22份;速凝剂0.25~2份;纤维素醚0.05~0.45份;萘系减水剂0.1~0.3份;可再分散性胶粉0.4~0.6份;消泡剂0.1~0.5份;早强剂0.1~0.5份;聚丙烯纤维0.4~1.0份;细骨料100~120份;水30~40份。本发明以上述原料采用合理的配比可将本发明所述砂浆材料在投用到3D打印后打印速度稳定保持在150~200mm/s内。
Description
技术领域
本发明属于砂浆材料技术领域,特别涉及一种3D打印的砂浆材料及其制备方法、砂浆的3D打印方法。
背景技术
目前,砂浆材料3D打印凭借其无模化的智能建造优势,已逐渐成为世界范围内快速上升的研究热点。为将该技术广泛应用于建筑业,国内外研究者近年来不断研发适于泵送、挤出和沉积的可打印砂浆材料,且在其力学性能的优化和耐久性的研究中均得到了不断的进步。因此,在砂浆材料3D打印技术的不断普及的环境下,越来越多的小中型原位砂浆材料3D打印建筑出现在国内的多个地方。然而,随着3D打印建筑需求的不断增加,打印速度和工作效率等相关的打印材料或打印工艺开始制约砂浆材料3D打印在国内研究的进一步发展速度。然而,目前的3D打印的砂浆材料在进行3D打印时,速度较慢,例如:史庆轩使用普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥配合聚羧酸减水剂等外加剂制备得到的砂浆材料,实现了最高150mm/s的打印速度完成打印。
发明内容
鉴于此,本发明提供了一种3D打印的砂浆材料及其制备方法、砂浆的3D打印方法,本发明提供的砂浆材料在进行3D打印时,能够在较快的打印速度下完成打印。
为了实现以上目的,本发明提供了一种3D打印的砂浆材料,包括以下质量份数的制备原料:
优选地,所述矿渣微粉的粒径为1~75μm,所述矿渣微粉的表面积为420~450m2/kg。
优选地,所述粉煤灰的密度为2.2~2.3g/cm3;所述粉煤灰的粒径为1~100μm。
优选地,所述速凝剂包括碳酸锂速凝剂。
优选地,所述早强剂包括三乙醇胺早强剂。
优选地,所述可再分散性胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉。
优选地,所述细骨料的粒径为0.35~0.5mm,所述细骨料包括石英砂。
优选地,所述聚丙烯纤维的长度为5~7mm,长径比为190~210。
本发明还提供了上述所述砂浆材料的制备方法,包括以下步骤:
将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和细骨料进行第一混合,得到第一混合料;
将矿渣微粉、粉煤灰、聚丙烯纤维、萘系减水剂、可再分散性胶粉、纤维素醚、消泡剂和速凝剂进行第二混合,得到第二混合料;
将早强剂和水进行第三混合,得到早强剂溶液;
将第一混合料、第二混合料和早强剂溶液进行第四混合,得到所述砂浆材料。
本发明还提供了利用上述所述砂浆材料进行3D打印,所述3D打印包括以下步骤:将砂浆材料进行3D打印;所述3D打印的条件包括温度为0~35℃,速度为0.1~200mm/s;
所述砂浆材料为上述所述的砂浆材料。
本发明提供了一种3D打印的砂浆材料,包括以下质量份数的制备原料:普通硅酸盐水泥50~70份;硫铝酸盐水泥6~14份;矿渣微粉2~20份;粉煤灰18~22份;速凝剂0.25~2份;纤维素醚0.05~0.45份;萘系减水剂0.1~0.3份;可再分散性胶粉0.4~0.6份;消泡剂0.1~0.5份;早强剂0.1~0.5份;聚丙烯纤维0.4~1.0份;细骨料100~120份;水30~40份。本发明以普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣微粉、粉煤灰、聚丙烯纤维、萘系减水剂、可再分散性胶粉、纤维素醚、消泡剂、速凝剂、早强剂和细骨料为砂浆材料原料采用合理的配比可将本专利所述砂浆材料在投用到3D打印后打印速度稳定保持在150~200mm/s内,同时利用速凝剂、纤维素醚、减水剂等外加剂的复合影响,既能够提高所述材料的打印速度,还能够确保在快速打印后产品的28D抗压强度达到C50水平,所述砂浆材料具备高可泵性,高打印性且力学性能良好。使用本发明砂浆材料进行3D打印可实现快速打印,减少相关成本消耗,缩短产品生产周期,为未来建筑3D打印产业化提供保障。
具体实施方式
本发明提供了一种3D打印的砂浆材料,包括以下质量份数的制备原料:
在本发明中,若无特殊说明,所采用原料均为本领域常规市售产品。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括普通硅酸盐水泥50~70份,优选为55~65份。在本发明中,所述普通硅酸盐水泥的强度优选不低于42.5级。在本发明中,所述普通硅酸盐水泥优选包括以下质量百分含量的组分:6.65%Al2O3、58.93%CaO、2.54%SO3、24.12%SiO2、3.78%Fe2O3、0.79%MgO,烧失量(Loss)优选为3.19%。本发明利用硅酸盐水泥的水热化低的特点,可以保证在失去水分凝结的过程中将打印材料体积收缩控制在较小的范围内,最终有效地防止砂浆凝结时早期的裂化。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括硫铝酸盐水泥6~14份,优选为10~12份。在本发明中,所述硫铝酸盐水泥优选包括以下质量百分含量的组分:35.17%Al2O3、42.54%CaO、10.79%SO3、6.13%SiO2、1.53%Fe2O3、1.24%MgO,烧失量(Loss)优选为2.6%。本发明利用硫铝酸盐水泥能够实现快速凝结,且具有早期强度的特定属性,在普通硅酸盐水泥的配合下,既可以实现砂浆材料的凝胶时间的控制,也可以保证其打印产品的力学性能和耐久性。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括矿渣微粉2~20份,优选为10~15份。在本发明中,所述矿渣微粉优选为S95矿渣微粉和/或S105矿渣微粉。在本发明中,所述矿渣微粉优选为水淬高炉矿渣。在本发明中,所述矿渣微粉优选包括以下质量百分含量的组分:33.62%Al2O3、4.118%CaO、2.72%SO3、42.33%SiO2、9.064%Fe2O3、4.664%MgO,烧失量(Loss)优选为3.484%。在本发明中,所述矿渣微粉的粒径优选为1~75μm,更优选为1~45μm。在本发明中,所述矿渣微粉的比表面积优选为420~450m2/kg,更优选为440m2/kg。在本发明实施例中,所述矿渣微粉具体优选为西安德龙新型建筑材料科技有限责任有限公司生产的比表面积为440m2/kg的S95级矿渣微粉。在本发明中,利用矿渣微粉的特性可有效提高3D打印材料的打印性和力学性能,降低混凝土的成本。同时,合理的矿渣微粉配比可以降低水化发硬发热速率,减少砂浆材料3D打印结构早期温度裂缝,提高混凝土密实度,确保砂浆材料3D打印在快速打印过程中的稳定性。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括粉煤灰18~22份,优选为19~20份。在本发明中,所述粉煤灰的粒径优选为1~100μm,更优选为20~80μm。在本发明中,所述粉煤灰的密度优选为2.2~2.3g/cm3,更优选为2.24g/cm3。在本发明中,所述粉煤灰的级别优选为国家一级粉煤灰。在本发明中,所述粉煤灰优选包括以下质量百分含量的组分:19.22%Al2O3、34.37%CaO、6.98%SO3、33.46%SiO2、1.02%Fe2O3、0.293%MgO,0.833%TiO2,烧失量(Loss)优选为3.824%。本发明利用粉煤灰成分和细度的特征,不仅可以利用其触发活性效应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质;同时利用其极小粒径的特点,增加整个胶凝材料的流变性,提高匀质性和致密性,改善砂浆材料3D打印制品的结构强度。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括速凝剂0.25~2份,优选为0.5~1.5份。在本发明中,所述速凝剂优选包括碳酸锂速凝剂。本发明利用速凝剂配合铝氧熟料(硫铝酸盐水泥),能够较高地发挥速凝作用,提高砂浆材料的凝结时间,达到快速打印的目的。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括纤维素醚0.05~0.45份,优选为0.10~0.4份。在本发明中,所述纤维素醚具体优选为山东瑞泰化工有限公司提供的20万粘度的纤维素醚。本发明利用纤维素醚的高分子醚结构特性,可以保证在纤维素醚和水化水泥颗粒之间形成一层薄膜,防止水分外渗,提高砂浆材料的保水性和工作性,进而提高了砂浆材料3D打印产品的层间粘接性。同时,纤维素醚的高效保水性和增稠性降低了水化反应的反应速率,在打印期间能够对砂浆材料实现一定程度的缓凝功能,体现在时间工作中便可以控制砂浆材料3D打印工作期间的凝结时间,提高砂浆材料3D打印的可操作性。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括萘系减水剂0.1~0.3份,优选为0.15~0.25份。在本发明中,所述萘系减水剂的减水率为20~25%。在本发明实施例中,所述萘系减水剂具体优选为上海臣启化工科技有限公司生产的型号为CQJ-NX01的萘系减水剂。本发明利用萘系减水剂的高效减水率,提高砂浆材料3D打印工作期间的流动性,由于加入了萘系减水剂,同比情况下降低了拌合水的含量,提高了水胶比,最终提高了砂浆3D打印产品的力学强度和耐久性。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括可再分散性胶粉0.4~0.6份,优选为0.5~0.55份。在本发明中,所述可再分散性胶粉优选为醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉,所述醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉中保护胶体优选为聚乙烯醇。在本发明实施例中,所述可再分散性胶粉具体优选为德国瓦克5010N型可再分散性乳胶粉。本发明利用聚乙烯醇的特性,可以提高砂浆材料3D打印期间的流动性。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括消泡剂0.1~0.5份,优选为0.2~0.4份。在本发明中,所述消泡剂优选包括聚醚多元醇消泡剂,所述聚醚多元醇消泡剂的成分优选包括液态碳氢化合物和聚乙二醇。在本发明实施例中,所述消泡剂具体优选为德国明凌提供的P-893型消泡剂。本发明利用消泡剂可将因为在砂浆材料中增添萘系减水剂而导致的打印材料中存在大量气泡消除,从而提高砂浆材料的抗压强度,改善表面状态。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括早强剂0.1~0.5份,优选为0.2~0.4份。在本发明中,所述早强剂优选包括三乙醇胺早强剂。本发明利用早强剂加速水泥水化速度,促进砂浆材料早期强度的发展,建立早期强度,保证实现砂浆材料的快速打印。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括聚丙烯纤维0.4~1.0份,优选为0.5~0.8份。在本发明中,所述聚丙烯纤维的长度优选为5~7mm,更优选为6mm,所述聚丙烯纤维的长径比优选为190~210,更优选为200。本发明利用聚丙烯纤维的增稠效应和对微裂缝的力学方面的补偿能够提高整体砂浆材料3D打印产品的结构强度和耐久性。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括细骨料100~120份,优选为110~115份。在本发明中,所述细骨料优选包括石英砂,在本发明中,所述石英砂优选包括以下质量百分含量的组分:98.2%SiO2和0.02%Fe2O3。在本发明中,所述石英砂的耐火度优选为1700℃,所述石英砂的均匀度优选为90%,所述石英砂的硬度优选为6.7,所述石英砂的含水率优选为1%。在本发明中,所述细骨料的粒径优选为0.35~0.5mm,更优选为0.4~0.45mm。在本发明中,所述细骨料的细度模数优选为0.23~0.3,更优选为0.25~0.28。本发明采用细骨料的主要作用是用以降低成本,抑制收缩并且防止开裂,确保在采用较高含量的硫铝酸盐水泥的砂浆材料在打印过程中和完成后减少自收缩裂纹,确保3D打印产品的力学性能和耐久性不受影响。
在本发明中,以质量份数计,所述砂浆材料的制备原料包括水30~40份,优选为32~35份。
本发明还提供了上述砂浆材料的制备方法,包括以下步骤:
将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和细骨料进行第一混合,得到第一混合料;
将矿渣微粉、粉煤灰、聚丙烯纤维、萘系减水剂、可再分散性胶粉、纤维素醚、消泡剂和速凝剂进行第二混合,得到第二混合料;
将早强剂和水进行第三混合,得到早强剂溶液;
将第一混合料、第二混合料和早强剂溶液进行第四混合,得到所述砂浆材料。
在本发明中,所述第一混合和第二混合的方式独立地优选为搅拌,所述搅拌的转速优选为55~65rpm,更优选为60rpm,所述搅拌的时间优选为2~3min。
在本发明中,所述第三混合的方式优选为搅拌,所述搅拌的转速优选为55~65rpm,更优选为60rpm,所述搅拌的时间优选为5~10min。
在本发明中,所述第四混合的方式优选为搅拌,所述搅拌的转速优选为55~65rpm,更优选为60rpm,所述搅拌的时间优选为5~10min。在本发明中,所述第三混合优先搅拌至均匀粘性浆体状态。
本发明所述的制备方法能够保证两种主要胶凝材料(普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥)和细骨料在干粉状态下的充分均匀分布,同时能够确保粉末类外加剂和溶液类外加剂都能够充分混合于第一混合料中,确保制备得到的砂浆材料性能更加稳定;而且本制备方法流程操作简单,方便实用,能够保证本专利所述砂浆材料的稳定制备和高效产出。
本发明还提供了利用上述砂浆材料进行3D打印的方法,优选包括以下步骤:
将砂浆材料进行3D打印。
在本发明中,所述3D打印的条件温度为0~35℃,更优选为20~30℃,速度为0.1~200mm/s,更优选为150~200mm/s。
在本发明中,所述3D打印后的砂浆材料的存放温度优选为0~40℃,更优选为20~30℃。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
在本发明中,实施例中的矿渣微粉为西安德龙新型建筑材料科技有限责任有限公司生产的比表面积为440m2/kg的S95级矿渣微粉;
所述粉煤灰的密度为2.24g/cm3,所述粉煤灰包括以下质量百分含量的组分:19.22%Al2O3、34.37%CaO、6.98%SO3、33.46%SiO2、1.02%Fe2O3、0.293%MgO,0.833%TiO2,烧失量(Loss)为3.824%。
所述纤维素醚为山东瑞泰化工有限公司提供的20万粘度的纤维素醚;
所述萘系减水剂为上海臣启化工科技有限公司生产的型号为CQJ-NX01的萘系减水剂。
所述可再分散性乳胶粉为德国瓦克5010N型可再分散性乳胶粉;
所述消泡剂为德国明凌P893消泡剂;
所述早强剂为三乙醇胺早强剂;
所述聚丙烯纤维的长度为6mm,长径比为200。
所述细骨料为石英砂,所述石英砂的粒径为0.35~0.5mm,细度模数为0.23~0.3;所述石英砂的组分包括98.2%SiO2和0.02%Fe2O3。
实施例1
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份;硫铝酸盐水泥6份;矿渣微粉10份;粉煤灰20份;碳酸锂速凝剂1份;纤维素醚0.15份;萘系减水剂0.15份;可再分散性胶粉0.5份;消泡剂0.25份;早强剂0.25份;聚丙烯纤维0.5份;石英砂110份;水32份。
实施例2
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥8份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例3
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例4
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥12份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例5
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥14份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例6
砂浆材料:普通硅酸盐水泥70份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉2份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例7
砂浆材料:普通硅酸盐水泥65份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉5份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例8
砂浆材料:普通硅酸盐水泥55份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉15份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例9
砂浆材料:普通硅酸盐水泥50份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉20份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例10
砂浆材料:普通硅酸盐水泥70份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例11
砂浆材料:普通硅酸盐水泥50份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例12
砂浆材料:普通硅酸盐水泥45份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例13
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂0.25份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例14
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂0.5份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例15
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1.5份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例16
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、速凝剂2份、纤维素醚0.15份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、细骨料110份,水32份。
实施例17
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.05份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例18
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.25份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例19
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、碳酸锂速凝剂1份、纤维素醚0.35份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
实施例20
砂浆材料:普通硅酸盐水泥60份、硫铝酸盐水泥10份、矿渣微粉10份、粉煤灰20份、速凝剂1份、纤维素醚0.45份、萘系减水剂0.15份、可再分散性胶粉0.5份、消泡剂0.25份、早强剂0.25份、聚丙烯纤维0.5份、石英砂110份,水32份。
对比例1
与实施例3的区别仅仅在于萘系减水剂的份数为0份。
对比例2
与实施例3的区别仅仅在于可再分散性胶粉的份数为0份。
对比例3
与实施例3的区别仅仅在于消泡剂的份数为0份。
对比例4
与实施例3的区别仅仅在于早强剂的份数为0份。
对比例5
与实施例3的区别仅仅在于聚丙烯纤维的份数为0份。
将实施例1~20以及对比例1~5中的砂浆制备原料按照下述制备方法制备得到砂浆材料,制备方法包括以下步骤:
将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石英砂在转速为60rpm的条件下混合3min,得到第一混合料;
将矿渣微粉、粉煤灰、聚丙烯纤维、萘系减水剂、可再分散性胶粉、纤维素醚、消泡剂和碳酸锂速凝剂在转速为60rpm的条件下混合3min,得到第二混合料;
将早强剂和水在转速为55~65rpm的条件下混合5~10min,得到早强剂溶液;
将第一混合料、第二混合料和早强剂溶液在转速为60rpm的条件下混合5min,得到所述砂浆材料。
本发明对实施例1~20制备得到的砂浆材料物化性能进行检测,检测标准参照建筑砂浆基本性能的试验方法》(JGJ70-2009)、《水泥胶砂流动度测定方法》(GB/T2419-2005)、《水泥胶砂强度检验方法》(GB/T 17671-2021),检测结果见表1~表6。
表1实施例1~5所述的砂浆材料的物化性能统计
从表1可知:在不修改其他变量的前提下,提高硫铝酸盐水泥原料百分比能够缩短砂浆材料3D打印期间凝结时间,为快速3D打印所述专利砂浆材料提供保障,稠度、流动度、力学性能变化不大且不存在明显规律,硫铝酸盐水泥添加份数在6~14份,配合以实例1~20间的原料间合理配比区间均可获得稠度和流动度理想的3D打印砂浆材料,满足所述3D打印目的。
表2实施例3、实施例6~9所述的砂浆材料的物化性能统计
从表2可知:在不修改其他变量的前提下,提高矿渣微粉原料的百分比能够提高砂浆材料的稠度和流动度,为快速3D打印所述专利砂浆材料提供保障,凝结时间和力学性能变化不大且不存在明显规律,矿渣微粉在2~20份,配合以实例1~20间的原料间合理配比区间均可获得稠度和流动度理想的3D打印砂浆材料,满足所述3D打印目的。
表3实施例3、实施例10~12所述的砂浆材料的物化性能统计
从表3结果中可知,在不修改其他变量的前提下,提高粉煤灰原料的百分比能够提高砂浆材料的稠度和流动度,为快速3D打印所述专利砂浆材料提供保障,凝结时间和力学性能变化不大且不存在明显规律,矿渣微粉在2~20份,配合以实例1~20间的原料间合理配比区间均可获得稠度和流动度理想的3D打印砂浆材料,满足所述3D打印目的。
表4实施例3、实施例13~16所述的砂浆材料的物化性能统计
从表4结果中可知,在不修改其他变量的前提下,提快速凝剂原料的百分比能够够缩短砂浆材料3D打印期间凝结时间,稠度、流动度、力学性能变化不大且不存在明显规律,为快速3D打印所述专利砂浆材料提供保障,凝结时间和力学性能变化不大且不存在明显规律,速凝剂在0.5~2份,配合以实例1~20间的原料间合理配比区间均可获得稠度和流动度理想的3D打印砂浆材料,只是在速凝剂含量为2%时需要调整其他原料以满足更高的28D力学性能,满足所述专利目的。
表5实施例3、实施例17~20所述的砂浆材料的物化性能统计
注意:’代表初始凝结时间”凝结终时间。
从表5结果中可知,在不修改其他变量的前提下,提高纤维素醚原料的百分比能够提高砂浆材料的稠度和流动度,为快速3D打印所述专利砂浆材料提供保障,和力学性能变化不大且不存在明显规律但凝结时间随着纤维素醚原料成分的提高而减低,这是因为纤维素醚的高分子醚结构使纤维素醚和水化水泥颗粒之间形成一层薄膜,提高了保水作用,但是同时对前提水化反应的进行起到了有一定的抑制作用,故导致凝结时间稍有增加。纤维素醚在2~20份,配合以实例1~20间的原料间合理配比区间均可获得稠度和流动度理想的3D打印砂浆材料,只是在配比中需要调整其他原料以满足更短的凝结时间,满足所述专利目的。
表6实施例3、对比例1~5所述的砂浆材料的物化性能统计
从表6可知,对比例1~5中所述砂浆材料砂浆材料的各项性能中均存在有不符合项,无法满足所述相关要求,因此,各种原料成分的百分比均会影响到所述专利3D打印期间的快速打印要求或所述砂浆材料打印产品的力学性能。
本发明将实施例1~20制备得到的砂浆材料进行3D打印,利用两点计时法测试3D打印的实际速度,即将两点之间的距离除以打印花费的时间即可得出实际的打印速度,通过统计,实施例1~20在150~200mm/s打印速度区间内均可以完成打印任务,提高了砂浆材料3D打印速度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种3D打印的砂浆材料,其特征在于,由以下质量份数的原料制备得到:
2.根据权利要求1所述的砂浆材料,其特征在于,所述矿渣微粉的粒径为1~75μm,所述矿渣微粉的表面积为420~450m2/kg。
3.根据权利要求1所述的砂浆材料,其特征在于,所述粉煤灰的密度为2.2~2.3g/cm3;所述粉煤灰的粒径为1~100μm。
4.根据权利要求1所述的砂浆材料,其特征在于,所述速凝剂包括碳酸锂速凝剂。
5.根据权利要求1所述的砂浆材料,其特征在于,所述早强剂包括三乙醇胺早强剂。
6.根据权利要求1所述的砂浆材料,其特征在于,所述可再分散性胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉。
7.根据权利要求1所述的砂浆材料,其特征在于,所述细骨料的粒径为0.35~0.5mm,所述细骨料包括石英砂。
8.根据权利要求1所述的砂浆材料,其特征在于,所述聚丙烯纤维的长度为5~7mm,长径比为190~210。
9.权利要求1~8任一项所述砂浆材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和细骨料进行第一混合,得到第一混合料;
将矿渣微粉、粉煤灰、聚丙烯纤维、萘系减水剂、可再分散性胶粉、纤维素醚、消泡剂和速凝剂进行第二混合,得到第二混合料;
将早强剂和水进行第三混合,得到早强剂溶液;
将第一混合料、第二混合料和早强剂溶液进行第四混合,得到所述砂浆材料。
10.利用权利要求1~8任一项所述的砂浆材料进行3D打印,其特征在于,所述3D打印包括以下步骤:将砂浆材料进行3D打印;所述3D打印的条件包括温度为0~35℃,速度为0.1~200mm/s;
所述砂浆材料为权利要求1~8任一项所述的砂浆材料。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211592301.9A CN115974499B (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种3d打印的砂浆材料及其制备方法、砂浆的3d打印方法 |
US18/112,141 US20240190039A1 (en) | 2022-12-13 | 2023-02-21 | Three-Dimensional (3D) Printed Mortar and Preparation Method Therefor, and 3D Printing Method for Mortar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211592301.9A CN115974499B (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种3d打印的砂浆材料及其制备方法、砂浆的3d打印方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115974499A CN115974499A (zh) | 2023-04-18 |
CN115974499B true CN115974499B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=85963896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211592301.9A Active CN115974499B (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种3d打印的砂浆材料及其制备方法、砂浆的3d打印方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240190039A1 (zh) |
CN (1) | CN115974499B (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105801023A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-07-27 | 贵州腾峰科技有限责任公司 | 一种用于3d打印的水泥基预拌干混砂浆 |
CN108947427A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-12-07 | 成都宏基建材股份有限公司 | 一种饰面砂浆及其制备和使用方法 |
CN110143798A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-20 | 山东大学 | 一种硫铝酸盐水泥基3d打印材料及其制备方法 |
CN110317027A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-10-11 | 成都建工赛利混凝土有限公司 | 一种低收缩3d打印砂浆及其制备方法 |
WO2020228432A1 (zh) * | 2019-05-13 | 2020-11-19 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种用于3d打印建筑的防水保温砂浆及其制备方法和应用 |
CN112521114A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-19 | 江苏集萃复合材料装备研究所有限公司 | 一种用于3d打印的纤维增强水泥基复合材料及其制备方法 |
CN114163201A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-03-11 | 南京绿色增材智造研究院有限公司 | 一种用于打印的3d混凝土材料 |
-
2022
- 2022-12-13 CN CN202211592301.9A patent/CN115974499B/zh active Active
-
2023
- 2023-02-21 US US18/112,141 patent/US20240190039A1/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105801023A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-07-27 | 贵州腾峰科技有限责任公司 | 一种用于3d打印的水泥基预拌干混砂浆 |
CN108947427A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-12-07 | 成都宏基建材股份有限公司 | 一种饰面砂浆及其制备和使用方法 |
WO2020228432A1 (zh) * | 2019-05-13 | 2020-11-19 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种用于3d打印建筑的防水保温砂浆及其制备方法和应用 |
CN110143798A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-20 | 山东大学 | 一种硫铝酸盐水泥基3d打印材料及其制备方法 |
CN110317027A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-10-11 | 成都建工赛利混凝土有限公司 | 一种低收缩3d打印砂浆及其制备方法 |
CN112521114A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-19 | 江苏集萃复合材料装备研究所有限公司 | 一种用于3d打印的纤维增强水泥基复合材料及其制备方法 |
CN114163201A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-03-11 | 南京绿色增材智造研究院有限公司 | 一种用于打印的3d混凝土材料 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
"浅谈纤维素醚对干混砂浆性能影响";陈丰等;《福建建材》;全文 * |
"纤维素醚和淀粉醚对干混砂浆性能的影响";彭景元等;《材料研究与应用》;全文 * |
徐友辉等.《建筑材料 第2版》.北京理工大学出版社,2020,第210页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20240190039A1 (en) | 2024-06-13 |
CN115974499A (zh) | 2023-04-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104402345B (zh) | 一种大流态微膨高强灌浆料 | |
CN111606612B (zh) | 碱激发胶凝材料及其使用方法 | |
CN111233384B (zh) | 一种氧化石墨烯增强地聚合物及制备方法 | |
CN111747691B (zh) | 一种高抗裂泡沫混凝土及其制备方法 | |
CN111574166B (zh) | 一种碱激发胶凝材料及其制备方法 | |
CN109455973B (zh) | 一种适用于3d打印硫铝酸盐水泥基材料的触变剂 | |
CN111253119A (zh) | 一种氧化石墨烯-硅烷偶联剂-地聚合物复合材料及制备方法 | |
CN113816690A (zh) | 混凝土修复材料及其制备方法 | |
CN113816664A (zh) | 一种掺合钢渣粉的泡沫混凝土 | |
CN113004005A (zh) | 一种基于机制砂制备的水泥基灌浆材料 | |
CN109608134B (zh) | 一种水泥板及其半干法制备工艺 | |
CN110041007B (zh) | 一种抗渗型大理石粉复合掺合料及其应用 | |
CN110563376B (zh) | 一种适于机制砂配制的混凝土的强效剂及其母液的制备方法 | |
CN112592140B (zh) | 一种用于建筑3d打印的水泥基材料 | |
CN110577382B (zh) | 一种c25超保坍混凝土 | |
CN115974499B (zh) | 一种3d打印的砂浆材料及其制备方法、砂浆的3d打印方法 | |
CN115124298B (zh) | 一种利用废弃石粉制备的高强再生骨料混凝土及其制备方法 | |
CN110845188A (zh) | 一种无砂大孔混凝土及其制备方法 | |
CN115594469A (zh) | 一种低干燥收缩的3d打印混凝土及其制备方法 | |
CN115490448B (zh) | 一种降低超高性能混凝土、高强混凝土和高强砂浆自收缩的方法 | |
CN115490474A (zh) | 一种纳米改性高流动度玻化微珠保温砂浆 | |
CN113292304A (zh) | 一种抗裂石膏基自流平砂浆及其制备工艺 | |
CN112174562A (zh) | 一种高强混凝土专用多功能掺合料组合物及其制备方法 | |
CN106830748B (zh) | 抹灰砂浆外加剂及其制备方法 | |
CN110526655A (zh) | 一种改性镍渣制备的水泥基自流平耐磨地坪材料及其制备方法 |
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 |