CN107032669A - 一种3d打印建筑材料 - Google Patents

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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • 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
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    • 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
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Abstract

一种3D打印建筑材料，由如下重量份的原料制备而成：水渣超细粉5‑10份、粉煤灰超细粉5‑10份、水泥超细粉10‑30份、尾矿微粉50‑60份、尾矿渣50‑60份、钢渣5‑20份、减水剂5‑10份、玻璃纤维10‑30份、外加剂溶液20‑80份和水30‑60份，按比例称取或量取各个原料，加入混合泵搅拌混匀，即得3D打印建筑材料。本发明以工业废料为主要原料，取材方便，价格低廉，大大降低了生产成本，可以实现量化生产，同时废物利用，节能环保。

Description

一种3D打印建筑材料
技术领域
本发明涉及3D打印材料技术领域，尤其指一种3D打印建筑材料。
背景技术
3D打印属于快速成型技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术，已应用于模具制造、工业设计等领域。
目前在3D打印建筑方面，由于建筑类对成型后的房屋凝固性、抗压性等性能方面有较高的要求，因此需慎重选择3D打印建筑材料。一方面，现有技术配制的混凝土材料凝结时间过长、早期强度和流动性不能满足3D打印过程中材料在短时间内快速凝结的性能要求；另一方面，用于3D打印建筑材料可以选择的主要材料有硫铝酸盐水泥、石墨烯等，但是成本也太过昂贵，无法广泛进行使用。
发明内容
本发明提供一种3D打印建筑材料，主要目的在于解决现有的3D打印建筑材料供应量少且成本高昂的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种3D打印建筑材料，由如下重量份的原料制备而成：
水渣超细粉 5-10份；
粉煤灰超细粉 5-10份；
水泥超细粉 10-30份；
尾矿微粉 50-60份；
尾矿渣 50-60份；
钢渣 5-20份；
减水剂 5-10份；
玻璃纤维 10-30份；
外加剂溶液 20-80份；
水 30-60份；
所述外加剂溶液由缓凝剂、引气剂、速凝剂、增稠剂、减缩剂和水按1:1:1:0.5:1:3的比例混合而成。
所述缓凝剂由四硼酸钠1-5份、葡萄糖酸钠3-5份、酒石酸1-2份和硼酸盐1-5份组成。
所述引气剂是烷基苯磺酸盐类引气剂或脂肪醇磺酸盐类引气剂。
所述速凝剂是由铝酸钠、碳酸钠和生石灰按质量比1:1:0.5的比例配制而成的粉状物。
所述增稠剂由环氧乙烷5-10份、藻酸盐1-5份、聚丙烯酰胺1-5份和聚乙烯醇3-6份组成。
所述减缩剂由烷基醚氧化烯加成物和亚烷基二醇组成。
所述减水剂是氨基高效减水剂或聚羧酸系减水剂。
所述水渣超细粉的比表面积为350-500㎡/kg；所述粉煤灰超细粉的比表面积为350-500㎡/kg；所述水泥超细粉的比表面积为300-450㎡/kg。
所述3D打印建筑材料的制作步骤如下：
1）按比例称取或量取四硼酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸和硼酸盐，混合均匀，制备成缓凝剂待用；
2）按比例称取或量取铝酸钠、碳酸钠和生石灰，混合均匀，制备成速凝剂待用；
3）按比例称取或量取环氧乙烷、藻酸盐、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇，混合均匀，制备成增稠剂待用；
4）按比例称取或量取缓凝剂、引气剂、速凝剂、增稠剂、减缩剂和水，先将固体粉末混合均匀，然后加水充分搅拌后混匀，制备成外加剂溶液待用；
5）按比例称取或量取水渣超细粉、粉煤灰超细粉、水泥超细粉、尾矿微粉、尾矿渣、钢渣、减水剂、玻璃纤维、外加剂溶液和水，加入混合泵搅拌混匀，即得3D打印建筑材料。
所述步骤（5）中还包括加入10-60重量份的热塑性氧化淀粉。
上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：
1、选取尾矿、钢渣、水泥、粉煤灰等为主要原料，多为工业废料，取材方便且价格低廉，大大降低了生产成本，可以实现量化生产；
2、通过添加特定的外加剂，确保材料的粘结性和稳定性，使打印出来的房屋建筑结构稳定，抗压力强，使用安全；
3、以固体工业废料为主要原料，对废弃物进行再利用，节能环保。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式
实施例一
一种3D打印建筑材料，由如下重量份的原料制备而成：水渣超细粉5份、粉煤灰超细粉5份、水泥超细粉16份、尾矿微粉50份、尾矿渣50份、钢渣12份、减水剂6份、玻璃纤维21份、外加剂溶液40份和水50份，加入混合泵搅拌混匀，即可得3D打印建筑材料。
所述外加剂溶液由缓凝剂、引气剂、速凝剂、增稠剂、减缩剂和水按1:1:1:0.5:1:3的比例混合而成。所述缓凝剂由四硼酸钠2份、葡萄糖酸钠3份、酒石酸2份和硼酸盐3份，混合均匀制备而成。所述引气剂是烷基苯磺酸盐类引气剂。所述速凝剂是由铝酸钠、碳酸钠和生石灰按质量比1:1:0.5的比例配制而成的粉状物。所述增稠剂由环氧乙烷5份、藻酸盐1份、聚丙烯酰胺1份和聚乙烯醇3份，混合均匀制备而成。所述减缩剂由烷基醚氧化烯加成物和亚烷基二醇组成。所述减水剂是聚羧酸系减水剂。以工业废料为主要原料，取材方便，价格低廉，大大降低了生产成本，可以实现量化生产，同时废物利用，节能环保。通过添加所述外加剂溶液，确保材料的粘结性和稳定性。
实施例二
本实施例和实施例一的实施方式基本相同，不同之处在于：
将20重量份的热塑性氧化淀粉与其他原料一起加入混合泵搅拌均匀，提高材料的粘结度，抗冲击强度增强。
实施例三
本实施例和实施例一的实施方式基本相同，不同之处在于：
一种3D打印建筑材料，由如下重量份的原料制备而成：水渣超细粉5份、粉煤灰超细粉5份、水泥超细粉16份、尾矿微粉50份、尾矿渣50份、钢渣12份、减水剂6份、玻璃纤维21份、外加剂溶液80份和水50份。外加剂溶液的比重增大，可提高材料的早期强度和施工性能。
各实施例的材料性能检测数据
初凝时间/min 终结时间/min 28d抗压强度/MPa 2h抗压强度/MPa
实施例一 20 50 R30d=58.2 24.2
实施例二 30 55 R30d=56.5 25.6
实施例三 28 39 R30d=63.6 27.8
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (5)

1.一种3D打印建筑材料，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：
水渣超细粉 5-10份；
粉煤灰超细粉 5-10份；
水泥超细粉 10-30份；
尾矿微粉 50-60份；
尾矿渣 50-60份；
钢渣 5-20份；
减水剂 5-10份；
玻璃纤维 10-30份；
外加剂溶液 20-80份；
水 30-60份；
所述外加剂溶液由缓凝剂、引气剂、速凝剂、增稠剂、减缩剂和水按1:1:1:0.5:1:3的比例混合而成；
所述缓凝剂由四硼酸钠1-5份、葡萄糖酸钠3-5份、酒石酸1-2份和硼酸盐1-5份组成；
所述引气剂是烷基苯磺酸盐类引气剂或脂肪醇磺酸盐类引气剂；
所述速凝剂是由铝酸钠、碳酸钠和生石灰按质量比1:1:0.5的比例配制而成的粉状物；
所述增稠剂由环氧乙烷5-10份、藻酸盐1-5份、聚丙烯酰胺1-5份和聚乙烯醇3-6份组成；
所述减缩剂由烷基醚氧化烯加成物和亚烷基二醇组成。
2.如权利要求1所述的一种3D打印建筑材料，其特征在于：所述减水剂是氨基高效减水剂或聚羧酸系减水剂。
3.如权利要求1所述的一种3D打印建筑材料，其特征在于：所述水渣超细粉的比表面积为350-500㎡/kg；所述粉煤灰超细粉的比表面积为350-500㎡/kg；所述水泥超细粉的比表面积为300-450㎡/kg。
4.如权利要求1所述的一种3D打印建筑材料，其特征在于，制作步骤如下：
(1）按比例称取或量取四硼酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸和硼酸盐，混合均匀，制备成缓凝剂待用；
(2）按比例称取或量取铝酸钠、碳酸钠和生石灰，混合均匀，制备成速凝剂待用；
(3）按比例称取或量取环氧乙烷、藻酸盐、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇，混合均匀，制备成增稠剂待用；
(4）按比例称取或量取缓凝剂、引气剂、速凝剂、增稠剂、减缩剂和水，先将固体粉末混合均匀，然后加水充分搅拌后混匀，制备成外加剂溶液待用；
(5）按比例称取或量取水渣超细粉、粉煤灰超细粉、水泥超细粉、尾矿微粉、尾矿渣、钢渣、减水剂、玻璃纤维、外加剂溶液和水，加入混合泵搅拌混匀，即得3D打印建筑材料。
5.如权利要求4所述的一种3D打印建筑材料，其特征在于：所述步骤（5）中还包括加入10-60重量份的热塑性氧化淀粉。
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