CN108083742A - 一种高抗压强度的3d打印砂浆制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，包括如下步骤：将废弃花岗岩、煤矸石混合均匀，得到骨料；将铝酸盐水泥、矿渣粉、粉煤灰复合物、废弃塑料颗粒、减水剂、保塑剂、憎水剂、硅藻土混合均匀，得到胶凝材料；将胶凝材料送入搅拌机中，搅拌状态下加入骨料混合均匀，加水混合均匀，得到高抗压强度的3D打印砂浆。本发明提出的高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，施工性能好，操作简便，可操作时间长，适合用于3D打印挤出法施工，所得砂浆具有优良的可建造性，具有很好的塑性、抗压性能，层叠加施工不会出现流淌、坍塌现象，打印层与层之间可形成良好衔接，不会因衔接不良导致打印的建筑构件存在很多层间空隙，给建筑物留下安全隐患。

Description

一种高抗压强度的3D打印砂浆制备方法
技术领域
本发明涉及3D打印砂浆技术领域，尤其涉及一种高抗压强度的3D打印砂浆制备方法。
背景技术
3D打印技术被誉为第三次工业革命的关键技术，它是通过数字技术材料打印机来实现的，通过三维扫描、构图，然后用3D打印机把实物制造出来，3D打印技术的运用十分广泛，在建筑领域也都有所运用。
3D打印技术应用于建筑行业时，在3D打印机喷头喷出的“油墨”为包括砂浆在内的物料。为满足3D打印的需要，砂浆必须具备更好的抗压强度，目前的砂浆还满足不了需求。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，施工性能好，操作简便，可操作时间长，适合用于3D打印挤出法施工，所得砂浆具有优良的可建造性，具有很好的塑性、抗压性能，层叠加施工不会出现流淌、坍塌现象，打印层与层之间可形成良好衔接，不会因衔接不良导致打印的建筑构件存在很多层间空隙，给建筑物留下安全隐患。
本发明提出的一种高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，包括如下步骤：
S1、将废弃花岗岩、煤矸石混合均匀，得到骨料；
S2、将铝酸盐水泥、矿渣粉、粉煤灰复合物、废弃塑料颗粒、减水剂、保塑剂、憎水剂、硅藻土混合均匀，得到胶凝材料；
S3、将胶凝材料送入搅拌机中，搅拌状态下加入骨料混合均匀，加水混合均匀，得到高抗压强度的3D打印砂浆。
优选地，在S1中，废弃花岗岩、煤矸石的重量比为50-80：15-25。
优选地，在S2中，减水剂为β-甲基萘磺酸盐缩聚物。
优选地，在S2中，保塑剂为羟丙基纤维素。
优选地，在S2中，铝酸盐水泥、矿渣粉、粉煤灰复合物、废弃塑料颗粒的重量比为50-100：5-15：5-10：2-5。
优选地，在S2中，粉煤灰复合物的原料按重量份包括：将5-15份硫酸铜、2-8份油酸钠、20-40份粉煤灰、100-120份乙醇溶液、8-14份水合肼溶液。
优选地，在S2中，乙醇溶液的浓度为60-80wt％。
优选地，在S2中，水合肼溶液的浓度为8-9wt％。
优选地，粉煤灰复合物采用如下工艺制备：将硫酸铜、油酸钠、粉煤灰、乙醇溶液混合均匀，保持温度为5-15℃，搅拌状态下滴加水合肼溶液，滴加完全后继续搅拌，搅拌速度为4000-4200r/min，离心，去除上清液，在乙醇中洗涤，干燥，得到粉煤灰复合物。
本发明施工性能好，操作简便，可操作时间长，适合用于3D打印挤出法施工；采用铝酸盐水泥与矿渣粉、粉煤灰复合物、废弃塑料颗粒复配，具有优良的可建造性，具有很好的塑性、抗压性能，层叠加施工不会出现流淌、坍塌现象，打印层与层之间可形成良好衔接，不会因衔接不良导致打印的建筑构件存在很多层间空隙，给建筑物留下安全隐患。
本发明的粉煤灰复合物中，在乙醇溶液中，硫酸铜与油酸钠作用，经过水合肼反应，最终所得纳米颗粒尺寸均匀，粒径小，可有效附着在粉煤灰表面，有效增强粉煤灰比表面积大，相貌规则，一方面配合铝酸盐水泥作用，相互间分散程度高，该材料具有良好的力学性能，抗压性能好，使铝酸盐水泥韧性得到很大提高，另一方面与矿渣粉、废弃塑料颗粒配合，可补偿水泥基材料的早期收缩，制品具有良好的抗渗和防水性能，不易出现吸水渗漏现象。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，包括如下步骤：
S1、将50kg废弃花岗岩、25kg煤矸石混合均匀，得到骨料；
S2、将50kg铝酸盐水泥、15kg矿渣粉、5kg粉煤灰复合物、5kg废弃塑料颗粒、0.5kgβ-甲基萘磺酸盐缩聚物减水剂、1.5kg羟丙基纤维素保塑剂、0.1kg憎水剂、15kg硅藻土混合均匀，得到胶凝材料；
粉煤灰复合物采用如下工艺制备：将5kg硫酸铜、8kg油酸钠、20kg粉煤灰、120kg浓度为60wt％乙醇溶液混合均匀，保持温度为15℃，搅拌状态下滴加8kg浓度为9wt％水合肼溶液，滴加完全后继续搅拌20min，搅拌速度为4200r/min，离心，去除上清液，在乙醇中洗涤，干燥，得到粉煤灰复合物；
S3、将胶凝材料送入搅拌机中，搅拌状态下加入骨料混合均匀，加入30kg水混合均匀，得到高抗压强度的3D打印砂浆。
实施例2
一种高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，包括如下步骤：
S1、将80kg废弃花岗岩、15kg煤矸石混合均匀，得到骨料；
S2、将100kg铝酸盐水泥、5kg矿渣粉、10kg粉煤灰复合物、2kg废弃塑料颗粒、1kgβ-甲基萘磺酸盐缩聚物减水剂、0.5kg羟丙基纤维素保塑剂、0.2kg憎水剂、5kg硅藻土混合均匀，得到胶凝材料；
粉煤灰复合物采用如下工艺制备：将15kg硫酸铜、2kg油酸钠、40kg粉煤灰、100kg浓度为80wt％乙醇溶液混合均匀，保持温度为5℃，搅拌状态下滴加14kg浓度为8wt％水合肼溶液，滴加完全后继续搅拌40min，搅拌速度为4000r/min，离心，去除上清液，在乙醇中洗涤，干燥，得到粉煤灰复合物；
S3、将胶凝材料送入搅拌机中，搅拌状态下加入骨料混合均匀，加入60kg水混合均匀，得到高抗压强度的3D打印砂浆。
实施例3
一种高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，包括如下步骤：
S1、将60kg废弃花岗岩、22kg煤矸石混合均匀，得到骨料；
S2、将60kg铝酸盐水泥、12kg矿渣粉、6kg粉煤灰复合物、4kg废弃塑料颗粒、0.6kgβ-甲基萘磺酸盐缩聚物减水剂、1.2kg羟丙基纤维素保塑剂、0.12kg憎水剂、12kg硅藻土混合均匀，得到胶凝材料；
粉煤灰复合物采用如下工艺制备：将8kg硫酸铜、6kg油酸钠、25kg粉煤灰、115kg浓度为65wt％乙醇溶液混合均匀，保持温度为12℃，搅拌状态下滴加10kg浓度为8.8wt％水合肼溶液，滴加完全后继续搅拌25min，搅拌速度为4150r/min，离心，去除上清液，在乙醇中洗涤，干燥，得到粉煤灰复合物；
S3、将胶凝材料送入搅拌机中，搅拌状态下加入骨料混合均匀，加入40kg水混合均匀，得到高抗压强度的3D打印砂浆。
实施例4
一种高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，包括如下步骤：
S1、将70kg废弃花岗岩、18kg煤矸石混合均匀，得到骨料；
S2、将80kg铝酸盐水泥、8kg矿渣粉、8kg粉煤灰复合物、3kg废弃塑料颗粒、0.8kgβ-甲基萘磺酸盐缩聚物减水剂、0.8kg羟丙基纤维素保塑剂、0.18kg憎水剂、8kg硅藻土混合均匀，得到胶凝材料；
粉煤灰复合物采用如下工艺制备：将12kg硫酸铜、4kg油酸钠、35kg粉煤灰、105kg浓度为75wt％乙醇溶液混合均匀，保持温度为8℃，搅拌状态下滴加12kg浓度为8.2wt％水合肼溶液，滴加完全后继续搅拌35min，搅拌速度为4050r/min，离心，去除上清液，在乙醇中洗涤，干燥，得到粉煤灰复合物；
S3、将胶凝材料送入搅拌机中，搅拌状态下加入骨料混合均匀，加入50kg水混合均匀，得到高抗压强度的3D打印砂浆。
将实施例4所得高抗压强度的3D打印砂浆与普通建筑用3D打印砂浆进行性能测试，其结果如下：
测试项目 层衔接孔隙率，％ 抗压强度，MPa 拉伸粘结强度，MPa
实施例4制品 15.2 50.4 2.5
普通砂浆 25 32 1.2
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将废弃花岗岩、煤矸石混合均匀，得到骨料；
S2、将铝酸盐水泥、矿渣粉、粉煤灰复合物、废弃塑料颗粒、减水剂、保塑剂、憎水剂、硅藻土混合均匀，得到胶凝材料；
S3、将胶凝材料送入搅拌机中，搅拌状态下加入骨料混合均匀，加水混合均匀，得到高抗压强度的3D打印砂浆。
2.根据权利要求1所述的高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，其特征在于，在S1中，废弃花岗岩、煤矸石的重量比为50-80：15-25。
3.根据权利要求1或2所述的高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，其特征在于，在S2中，减水剂为β-甲基萘磺酸盐缩聚物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，其特征在于，在S2中，保塑剂为羟丙基纤维素。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，其特征在于，在S2中，铝酸盐水泥、矿渣粉、粉煤灰复合物、废弃塑料颗粒的重量比为50-100：5-15：5-10：2-5。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，其特征在于，在S2中，粉煤灰复合物的原料按重量份包括：将5-15份硫酸铜、2-8份油酸钠、20-40份粉煤灰、100-120份乙醇溶液、8-14份水合肼溶液。
7.根据权利要求6所述的高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，其特征在于，在S2中，乙醇溶液的浓度为60-80wt％。
8.根据权利要求6所述的高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，其特征在于，在S2中，水合肼溶液的浓度为8-9wt％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的高抗压强度的3D打印砂浆制备方法，其特征在于，粉煤灰复合物采用如下工艺制备：将硫酸铜、油酸钠、粉煤灰、乙醇溶液混合均匀，保持温度为5-15℃，搅拌状态下滴加水合肼溶液，滴加完全后继续搅拌，搅拌速度为4000-4200r/min，离心，去除上清液，在乙醇中洗涤，干燥，得到粉煤灰复合物。
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