CN208202208U - 一种轻质高强3d打印墙体 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于建筑施工技术领域，特别涉及一种轻质高强3D打印墙体。所述3D打印墙体包括外墙体、多孔结构的内墙体以及墙面板。其中，外墙体是由若干侧面围合而成的腔体结构；墙面板设置在外墙体的外表面，内墙体设置于外墙体的腔体结构内，墙面板、外墙体、内墙体均由3D打印机一体打印成型；内墙体包括3D打印桁架结构，及由所述3D打印桁架结构围合而成的竖向通孔。所述3D打印墙体兼具墙体和面板的功能，只需在现场吊装拼接即可，施工效率高；所述3D打印墙体还具有质轻、承重能力强、保温性能好、抗震等优点。

Description

一种轻质高强3D打印墙体

技术领域

本实用新型属于建筑施工技术领域，特别涉及一种轻质高强3D打印墙体。

背景技术

传统的墙体结构多采用砌砖砂浆结构，这种墙体存在承载力不高、自重大、占有空间大的缺点，而且施工自动化程度低、工期长、耗材多、污染大。

目前，建筑领域朝着装配式方向发展，对墙体结构提出质轻、高强、安装方便的要求，传统的墙体结构难以满足建筑施工的要求。

目前已有3D打印墙体由于结构的限制，多数为非承重墙体，亟需研发新型结构形式的多功能高强墙体。

实用新型内容

针对传统墙体结构存在的承载力低、自重大、占空间等缺点，本实用新型提供了一种轻质高强3D打印墙体，具有质轻、高强、多功能及一体安装的优点。

为解决以上技术问题，本实用新型包括如下技术方案：

一种轻质高强3D打印墙体，包括：

外墙体，是由若干侧面围合而成的腔体结构；

多孔结构的内墙体，位于所述外墙体的腔体结构内，且与所述外墙体一体成型；所述内墙体包括3D打印桁架结构，及由所述3D打印桁架结构围合而成的竖向通孔；以及，

墙面板，设置于所述外墙体的外表面，且与所述外墙体一体成型。

优选为，3D打印桁架结构包括若干桁架标准单元，所述桁架标准单元包括若干三角形桁架子单元。

优选为，所述竖向通孔为正六边形，每个所述竖向通孔由六个所述桁架标准单元围合而成。

优选为，所述3D打印墙体还包括设置于所述竖向通孔中的增强结构。

优选为，所述增强结构为PC钢棒或钢筋。

优选为，所述外墙体两侧均设置有所述墙面板，其中一侧所述墙面板为整体幕墙，另一侧为石膏板。

优选为，所述外墙体为多孔结构腔体，所述3D打印桁架结构采用增强纤维石膏基材。

优选为，所述外墙体为实体结构腔体，所述3D打印桁架结构采用增强纤维混凝土材料。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

(1)所述3D打印墙体集合了墙面板、外墙体和内墙体，兼具墙体和面板的功能，只需在现场吊装拼接即可，施工效率高；

(2)内墙体由3D打印桁架结构及竖向通孔组成，3D打印桁架结构具有良好的力学性能，采用此结构的内墙体具有质轻、承重能力强、保温性能好、抗震等优点。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的3D打印墙体的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中的内墙体的结构示意图；

图3为图2中A区域的放大图；

图4为本实用新型一实施例提供的内墙体应力-应变曲线图。

图中标号如下：

100-外墙体；200-内墙体；210-3D打印桁架结构；211-桁架标准单元；220-竖向通孔；300-墙面板；400-增强结构。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提供的一种轻质高强3D打印墙体作进一步详细说明。结合下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

请参阅图1所示，本实用新型提供的轻质高强3D打印墙体，包括外墙体100、多孔结构的内墙体200以及墙面板300。其中外墙体100是由若干侧面围合而成的腔体结构，图1中所示的外墙体100是由4个侧面围成的矩形腔体结构。墙面板300设置在外墙体100的外表面，内墙体200设置于外墙体100的腔体结构内，墙面板300、外墙体100、内墙体200均由3D打印机一体打印成型。如图2所示，内墙体200包括3D打印桁架结构210，及由所述3D打印桁架结构210围合而成的竖向通孔220。

本实用新型提供的轻质高强3D打印墙体，具有如下优点：(1)集合了墙面板300、外墙体100和内墙体200，兼具墙体和面板的功能，只需在现场吊装拼接即可，施工效率高；(2)内墙体200由3D打印桁架结构210及竖向通孔220组成，3D打印桁架结构210具有良好的力学性能，采用此结构的内墙体200具有质轻、承重能力强、保温性能好等优点。

结合图2和图3所示，内墙体200的3D打印桁架结构210包括若干桁架标准单元211(图3中黑色桁架部分)，该桁架标准单元211包括若干三角形桁架子单元。图2和图3中的竖向通孔220为正六边形，每个竖向通孔220四周均分布有6个桁架标准单元211。通过控制竖向通孔220的排数N、桁架标准单元211长度L、桁架标准单元211宽度T，以及三角形桁架子单元的边长l和厚度t，可以确定内墙体200的厚度。如此结构的内墙体200，具有优异的抗震、保温性能。

优选为，如图1所示，所述3D打印墙体的竖向通孔220中设置增强结构400。本实施例提供的3D打印墙体可以用于非承重结构墙体和承重结构墙体。当作为承重结构墙体时，增强结构400可以为PC钢棒，通过设置增强结构400，进一步提高了3D打印墙体的承重能力。当用作非承重结构时，增强结构400可以为钢筋，当然也可以不设置增强结构400，完全满足力学要求。

3D打印墙体用作承重结构时，外墙体100采用实体结构腔体，当3D打印墙体用作非承重结构时，外墙体100可以采用多孔结构腔体，其中多孔结构可以设置为三面型、四面形、六面型，但不限于这几种形状。外墙体100通常采用混凝土打印材料。

3D打印墙体用作承重结构时，内墙体200的3D打印桁架结构210采用增强纤维混凝土，当3D打印墙体用作非承重结构时，3D打印桁架结构210可以采用增强纤维石膏基材。

如图1所示，外墙体100的两侧均设置有墙面板300，其中一侧采用整体幕墙结构，可以采用混凝土材料打印，用作室外结构幕墙；另一侧为石膏板结构，采用石膏基材打印，用作室内墙体200。

需要说明的时，目前的建筑用3D打印技术，已经实现了多喷头同时工作，打印材料已经覆盖塑料、混凝土、石膏基材、金属材料等，完全可以实现多种材料、不同结构之间的一体成型。

作为举例，3D打印墙体在工厂打印完成后，运输至施工现场，然后用吊装设备吊装就位并安装完毕，然后在竖向通孔220内插入增强结构400，即完成了3D打印墙体的安装工作。

图4展示了内墙体200的应力-应变的曲线图，图4中的三条曲线为三次实验得到，趋势相同。每条曲线可以分为三个部分，第一部分为随着应力的变大应变逐渐变大，第二部分为达到屈服应力应变急剧变大，第三部分为随着应力急剧增大应变逐渐增大。常规构件，在达到屈服应力时，构件将瞬间破坏，而采用本实施例中的内墙体，在达到墙体屈服应力后，墙体产生较大变形，但墙体不至于坍塌等致命性破坏，因此，具有良好的力学性能和抗震能力。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种轻质高强3D打印墙体，其特征在于，所述3D打印墙体包括：

外墙体，是由若干侧面围合而成的腔体结构；

多孔结构的内墙体，位于所述外墙体的腔体结构内，且与所述外墙体一体成型；所述内墙体包括3D打印桁架结构，及由所述3D打印桁架结构围合而成的竖向通孔；以及，

墙面板，设置于所述外墙体的外表面，且与所述外墙体一体成型。

2.如权利要求1所述的3D打印墙体，其特征在于，3D打印桁架结构包括若干桁架标准单元，所述桁架标准单元包括若干三角形桁架子单元。

3.如权利要求2所述的3D打印墙体，其特征在于，所述竖向通孔为正六边形，每个所述竖向通孔由六个所述桁架标准单元围合而成。

4.如权利要求1所述的3D打印墙体，其特征在于，所述3D打印墙体还包括设置于所述竖向通孔中的增强结构。

5.如权利要求4所述的3D打印墙体，其特征在于，所述增强结构为PC钢棒或钢筋。

6.如权利要求1所述的3D打印墙体，其特征在于，所述外墙体两侧均设置有所述墙面板，其中一侧所述墙面板为整体幕墙，另一侧为石膏板。

7.如权利要求1所述的3D打印墙体，其特征在于，所述外墙体为多孔结构腔体，所述3D打印桁架结构采用增强纤维石膏基材。

8.如权利要求1所述的3D打印墙体，其特征在于，所述外墙体为实体结构腔体，所述3D打印桁架结构采用增强纤维混凝土材料。