CN112830743A - 一种3d打印高延性彩色混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印高延性彩色混凝土；按重量份数计，3D打印彩色混凝土的组成和含量分别为：白色硅酸盐水泥80‑120份；矿粉20‑50份；陶瓷抛光砖粉5‑25份；颜料0‑25份；纳米CeO20.3‑3份；纤维素醚0.15‑0.7份；碳纳米管纤维0.01‑0.12份；促凝剂0.03‑0.08份；减水剂0.005‑0.01份；石英砂50‑200份；水20‑48份；该混凝土通过加入碳纳米管纤维提高混凝土材料的强度、延性、韧性、抗氯离子渗透性能，加入纳米CeO2提高彩色混凝土的颜色耐久性，有利于拓展3D打印混凝土的应用范围。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种3D打印高延性彩色混凝土。
背景技术
近几年3D打印技术在建筑领域获得显著发展，因3D打印技术具有无需模板、可以利用电脑编程实现混凝土构件个性化设计、3D打印采用计算机程序控制可以更精确的保证构件精度质量，更加快速高效的完成生产任务等明显优势。
3D打印技术工程实践的关键在于3D打印混凝土，3D打印混凝土最基本要求是可打印性强，根据打印构件结构要求，比如承重墙、结构柱、梁等需要承重、受弯剪的构件需要3D混凝土具备高强度、高延性、低脆性等优良性能。同时，更好的满足城市建设的需要，提高城市活力，促进景观融合，使得3D打印彩色混凝土的制备成为必要。
目前为止，已经有研究者配制出可3D打印混凝土，也有学者配制出彩色混凝土，如申请号201810007907.9的中国专利公开一种可3D打印的PVA-玄武岩混杂纤维高韧性混凝土及使用方法，该专利通过在混凝土中加入PVA纤维和玄武岩纤维提高混凝土的强度和韧性；申请号为201410668267.8的中国专利公开了一种彩色混凝土及其制备方法，该专利提供一种强度和耐久性好的彩色混凝土及其制备方法。申请号为202010463612.X的中国专利公开了一种3D打印的彩色装饰砂浆，该专利提供了一种适合3D打印使用的水泥基复合材料，且该专利配制有无机颜料，可实现彩色打印。
但是，现有水泥基材料没有同时满足可3D打印、高韧性高延性、抗氯离子渗透性能、可彩色打印、颜色抗老化性能高的特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D打印高延性彩色混凝土，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3D打印高延性彩色混凝土，按重量份数计，3D打印彩色混凝土的组成和含量分别为：白色硅酸盐水泥80-120份；矿粉20-50份；陶瓷抛光砖粉5-25份；颜料0-25份；纳米CeO20.3-3份；纤维素醚0.15-0.7份；碳纳米管纤维0.01-0.12份；促凝剂0.03-0.08份；减水剂0.005-0.01份；石英砂50-200份；水20-48份。
优选的，所述白色硅酸盐水泥，白度＞88，初凝时间＞45min，终凝时间＜240min，SO3含量＜2.01％，3d抗折强度≥4.5MPa，3d抗压强度≥21MPa。
优选的，所述矿粉，比表面积大于450㎡/kg，7d活性指数＞80％，SO3含量＜4％，所述陶瓷抛光砖粉小于30μm的颗粒占比重大于50％，所述石英砂粒径≤0.15mm。
优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，所述促凝剂为以铝酸钙、氟铝酸钙为主要成分的促凝剂。
优选的，所述颜料为铁系无机颜料，所述铁系无机颜料中包括有三氧化二铁、氧化铁和四氧化三铁混合支撑。
优选的，所述纳米CeO2，粒径40nm，纯度≥99％，比表面积40-60㎡/g，密度0.35g/cm3。
优选的，所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素HPMC，黏度100Pa·s。
优选的，所述碳纳米管纤维，管径＜8nm，长度0.5-2μm，碳含量＞97％，含碳相物质Fe,S,O，灰分＜2.5％，拉曼G/D值＞5.5，石墨化度＞64％，体电阻率mΩ·cm＜35。
优选的，所述3D打印高延性高颜色耐久性彩色混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将白色硅酸盐水泥80-120份、矿粉20-50份、陶瓷抛光砖粉5-25份、石英砂50-200份、颜料0-25份、纳米CeO20.3-3份、纤维素醚0.15-0.7份和碳纳米管纤维0.01-0.12份倒入搅拌机中搅拌3-4分钟；
S2、将水20-48份取出1/2，在水中加入促凝剂0.03-0.08份和减水剂0.005-0.01份搅拌2-3分钟，制成混合液；
S3、将第二步制得的混合液加入搅拌机中与第一步的混合料一起搅拌2-3分钟至均匀；
S4、将剩余1/2的水加入搅拌机中，搅拌3-5分钟至均匀，即得到所述混凝土。
优选的，所述S1中的搅拌机的搅拌转速为2000r/min，所述S2中的搅拌机的搅拌转速为1000r/min，所述S3中的搅拌机的搅拌转速为1500r/min，所述S4中的搅拌机的搅拌转速为800r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
第一、本发明混凝土通过加入碳纳米管纤维提高混凝土材料的强度、韧性、抗氯离子渗透性能。碳纳米管纤维抗拉强度可以达到50-200GPa，是钢筋的100倍，弹性模量可以达到1TPa，约为钢的5倍，掺入到混凝土中可以大幅度提高混凝土的抗压和抗折强度；碳纳米管的“纤维桥接”作用能使水泥内部的C-S-H凝胶和Ca(OH)2晶体之间较好的结合在一起，并形成大量排列规整的片状及花瓣状晶体，浆体结构更为密实，孔洞和裂隙也大量减少，进而提升混凝土的韧性和强度；碳纳米管能够与水泥产生良好的协同作用，填充水泥孔细结构，并能使的C-S-H凝胶在碳纳米管的表面生长形成致密的片层结构，使得混凝土内部更加致密，提高混凝土抗压强度，减少裂缝产生，提高混凝土延性。同时碳纳米管纤维能显著增加水泥浆体内部凝胶孔和无害毛细孔的体积，进而细化水泥内部孔结构，从而有效减少氯离子在水泥内部扩散和迁移的通道。
第二、本发明混凝土通过加入纳米CeO2提高彩色混凝土的颜色耐久性。纳米CeO2能够吸收大量的紫外光，添加在涂料中可以达到屏蔽紫外线作用，提高颜料的抗紫外线老化性能，延长颜色耐久性，并且其具有纳米材料的各项优异的性能，加入纳米CeO2后，混凝土的抗压和抗折强度也得到提高。
第三、本发明制备方法中将水泥、砂、纤维等混合料先干混，能避免纤维混合不均匀以及加水拌合出现的结团现象，然后将水分成两次加入到混合料中，更有利于混合料搅拌均匀。本发明制备的混凝土养护28天后，相对于不掺入碳纳米管纤维的混凝土，抗压强度提高15.38％，抗折强度提高37.5％，屈服变形(极限挠度与起裂挠度之差，用于表征延性)可达到4-7mm，而普通混凝土材料为脆性，屈服变形为0，同时氯离子扩散系数减少45％，具有良好的抗氯离子侵蚀能力；相对于不掺入纳米CeO2混凝土，在养护3d、6d、9d分别做抗老化实验，加入纳米CeO2混凝土颜色褪色程度明显降低，颜色耐久性增强。
第四、本发明制备的3D打印混凝土表现出良好的流动性、凝结性、挤出性、可建造性以及颜色耐久性，打印过程通顺、无中断，且打印所得结构稳定结实。
附图说明
图1为本发明的制备流程示意图；
图2为本发明的实施例和对比例中的荷载和跨中挠度曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种3D打印高延性彩色混凝土，按重量份数计，3D打印彩色混凝土的组成和含量分别为：白色硅酸盐水泥80-120份；矿粉20-50份；陶瓷抛光砖粉5-25份；颜料0-25份；纳米CeO20.3-3份；纤维素醚0.15-0.7份；碳纳米管纤维0.01-0.12份；促凝剂0.03-0.08份；减水剂0.005-0.01份；石英砂50-200份；水20-48份。
为了保持混凝土的特性，本实施例中，优选的，所述白色硅酸盐水泥，白度＞88，初凝时间＞45min，终凝时间＜240min，SO3含量＜2.01％，3d抗折强度≥4.5MPa，3d抗压强度≥21MPa。
为了增大混凝土的强度，本实施例中，优选的，所述矿粉，比表面积大于450㎡/kg，7d活性指数＞80％，SO3含量＜4％，所述陶瓷抛光砖粉小于30μm的颗粒占比重大于50％，所述石英砂粒径≤0.15mm。
为了实现对混凝土进行快速的混凝，本实施例中，优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，所述促凝剂为以铝酸钙、氟铝酸钙为主要成分的促凝剂。
为了实现对混凝土进行色彩的改变，本实施例中，优选的，所述颜料为铁系无机颜料，所述铁系无机颜料中包括有三氧化二铁、氧化铁和四氧化三铁混合支撑。
为了提高彩色混凝土的颜色耐久性，本实施例中，优选的，所述纳米CeO2，粒径40nm，纯度≥99％，比表面积40-60㎡/g，密度0.35g/cm3。
为了实现增大混凝土的粘连性，本实施例中，优选的，所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素HPMC，黏度100Pa·s。
为了提高混凝土材料的强度、韧性、抗氯离子渗透性能，本实施例中，优选的，所述碳纳米管纤维，管径＜8nm，长度0.5-2μm，碳含量＞97％，含碳相物质Fe,S,O，灰分＜2.5％，拉曼G/D值＞5.5，石墨化度＞64％，体电阻率mΩ·cm＜35。
为了实现对混凝土进行混合制备，本实施例中，优选的，所述3D打印高延性高颜色耐久性彩色混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将白色硅酸盐水泥80-120份、矿粉20-50份、陶瓷抛光砖粉5-25份、石英砂50-200份、颜料0-25份、纳米CeO20.3-3份、纤维素醚0.15-0.7份和碳纳米管纤维0.01-0.12份倒入搅拌机中搅拌3-4分钟；
S2、将水20-48份取出1/2，在水中加入促凝剂0.03-0.08份和减水剂0.005-0.01份搅拌2-3分钟，制成混合液；
S3、将第二步制得的混合液加入搅拌机中与第一步的混合料一起搅拌2-3分钟至均匀；
S4、将剩余1/2的水加入搅拌机中，搅拌3-5分钟至均匀，即得到所述混凝土。
为了实现对混凝土的材料进行混合搅拌，本实施例中，优选的，所述S1中的搅拌机的搅拌转速为2000r/min，所述S2中的搅拌机的搅拌转速为1000r/min，所述S3中的搅拌机的搅拌转速为1500r/min，所述S4中的搅拌机的搅拌转速为800r/min。
实施例1：
本实施例可用于3D打印的白色混凝土，按重量份数计，其组成和含量分别为：
白色硅酸盐水泥90份；
矿粉20份；
陶瓷抛光砖粉8份；
颜料0份；
纳米CeO20.3份；
纤维素醚0.2份；
碳纳米管纤维0.05份；
促凝剂0.05份；
减水剂0.005份；
石英砂80份；
水30份。
所述白色硅酸盐水泥白度89，初凝时间183min，SO3含量2.01％，终凝时间232min，3d抗折强度4.5MPa，3d抗压强度21MPa。
所述矿粉级别为S105，密度为2.9g/cm3，7d活性指数为98％，SO3含量为3.5％。
所述陶瓷抛光砖粉小于30μm的颗粒占比重大于50％。
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
所述促凝剂为以铝酸钙、氟铝酸钙等为主要成分的促凝剂；所述石英砂粒径为0.15mm。
所述纳米CeO2，粒径40nm，纯度为99.9％，比表面积40㎡/g，密度0.35g/cm3。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素HPMC，黏度100Pa·s。
所述碳纳米管纤维，管径为8nm，长度1μm，碳含量为97％，含碳相物质Fe,S,O，灰分为2.5％，拉曼G/D值为5.5，石墨化度为64％，体电阻率mΩ·cm为35。
所述石英砂粒径为0.15mm。
一种可用于3D打印的白色混凝土的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将白色硅酸盐水泥90份、矿粉20份、陶瓷抛光砖粉8份、石英砂80份、颜料0份、纳米CeO20.3份、纤维素醚0.2份和碳纳米管纤维1倒入搅拌机中搅拌3分钟；
第二步，将水30份取出1/2，在水中加入促凝剂0.05份和减水剂0.005份，制成混合液；
第三步，将第二步制得的混合液加入搅拌机中与第一步的混合料一起搅拌2分钟至均匀；
第四步，将剩余1/2的水加入搅拌机中，搅拌3分钟至均匀，即得到所述混凝土。
本实施例混凝土可以被连续地、不发生堵塞的打印，层与层之间可以很好的粘结，成型宽度和高度均理想。同时参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)对本实施例混凝土进行力学性能测试，参照《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法标准》(GB/T50082-2009)对本实施例混凝土进行抗氯离子渗透试验。测得实施例1混凝土28d抗压强度可达75MPa，抗折强度可达11MPa，屈服变形(极限挠度与起裂挠度之差，用于表征延性)可达到6.9mm，实施例1荷载和跨中挠度曲线图见图2所示。测得氯离子扩散系数为1.52×10-12。
实施例2：
本实施例可用于3D打印的蓝色混凝土，按重量份数计，其组成和含量分别为：
白色硅酸盐水泥100份；
矿粉40份；
陶瓷抛光砖粉5份；
氧化铁蓝20份；
纳米CeO21.5份；
纤维素醚0.2份；
碳纳米管纤维0.06份；
促凝剂0.05份；
减水剂0.008份；
石英砂50份；
水48份。
所述白色硅酸盐水泥白度89，初凝时间183min，SO3含量2.01％，终凝时间232min，3d抗折强度4.5MPa，3d抗压强度21MPa。
所述矿粉级别为S105，密度为2.9g/cm3，7d活性指数为99％，SO3含量为3.0％。
所述陶瓷抛光砖粉小于30μm的颗粒占比重大于50％。
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
所述促凝剂为以铝酸钙、氟铝酸钙等为主要成分的促凝剂；所述石英砂粒径为0.15mm。
所述纳米CeO2，粒径40nm，纯度为99.0％，比表面积50㎡/g，密度0.35g/cm3。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素HPMC，黏度100Pa·s。
所述碳纳米管纤维，管径为4nm，长度2μm，碳含量为98％，含碳相物质Fe,S,O，灰分为2.0％，拉曼G/D值为5.7，石墨化度为68％，体电阻率mΩ·cm为30。
所述石英砂粒径为0.1mm。
一种可用于3D打印的蓝色混凝土的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将白色硅酸盐水泥100份、矿粉40份、陶瓷抛光砖粉5份、石英砂50份、颜料20份、纳米CeO21.5份和纤维素醚0.2份倒入搅拌机中搅拌3分钟；
第二步，将水48份取出1/2，在水中加入促凝剂0.05份、减水剂0.008份和碳纳米管纤维1.2份搅拌3分钟，制成混合液；
第三步，将第二步制得的混合液加入搅拌机中与第一步的混合料一起搅拌3分钟至均匀；
第四步，将剩余1/2的水加入搅拌机中，搅拌5分钟至均匀，即得到所述混凝土。
本实施例2混凝土可以被连续地、不发生堵塞的打印，层与层之间可以很好的粘结，成型宽度和高度均理想。测得本实施例混凝土28d抗压强度可达76MPa，抗折强度可达13MPa，屈服变形(极限挠度与起裂挠度之差，用于表征延性)可达到4.28mm。测得氯离子扩散系数为1.56×10-12，实施例2荷载和跨中挠度曲线图见图2所示。同时在紫外老化箱中开展抗紫外老化试验。
实施例3：
本实施例可用于3D打印的绿色混凝土，按重量份数计，其组成和含量分别为：
白色硅酸盐水泥100份；
矿粉40份；
陶瓷抛光砖粉5份；
氧化铁绿23份；
纳米CeO22.0份；
纤维素醚0.2份；
碳纳米管纤维0.08份；
促凝剂0.05份；
减水剂0.008份；
石英砂50份；
水48份。
所述白色硅酸盐水泥白度89，初凝时间183min，SO3含量2.01％，终凝时间232min，3d抗折强度4.5MPa，3d抗压强度21MPa。
所述矿粉级别为S105，密度为3.0g/cm3，7d活性指数为98％，SO3含量为3.2％。
所述陶瓷抛光砖粉小于30μm的颗粒占比重大于50％。
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
所述促凝剂为以铝酸钙、氟铝酸钙等为主要成分的促凝剂；所述石英砂粒径为0.13mm。
所述纳米CeO2，粒径40nm，纯度为99.1％，比表面积40㎡/g，密度0.35g/cm3。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素HPMC，黏度100Pa·s。
所述碳纳米管纤维，管径为5nm，长度0.9μm，碳含量为97％，含碳相物质Fe,S,O，灰分为2.5％，拉曼G/D值为5.5，石墨化度为64％，体电阻率mΩ·cm为32。
所述石英砂粒径为0.15mm。
一种可用于3D打印的蓝色混凝土的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将白色硅酸盐水泥100份、矿粉40份、陶瓷抛光砖粉5份、石英砂50份、颜料23份、纳米CeO22.0份和纤维素醚0.2份倒入搅拌机中搅拌3分钟；
第二步，将水48份取出1/2，在水中加入促凝剂0.05份、减水剂0.008份和碳纳米管纤维0.08份搅拌2分钟，制成混合液；
第三步，将第二步制得的混合液加入搅拌机中与第一步的混合料一起搅拌2分钟至均匀；
第四步，将剩余1/2的水加入搅拌机中，搅拌4分钟至均匀，即得到所述混凝土。
本实施例3混凝土可以被连续地、不发生堵塞的打印，层与层之间可以很好的粘结，成型宽度和高度均理想。测得本实施例3混凝土28d抗压强度可达80MPa，抗折强度可达15MPa，屈服变形(极限挠度与起裂挠度之差，用于表征延性)可达到5.3mm。测得氯离子扩散系数为1.65×10-12，实施例3荷载和跨中挠度曲线图见图2所示。同时在紫外老化箱中开展抗紫外老化试验。
对比例1：
按照实施例1的配方比例，不添加实施例1中的碳纳米管纤维，具体配方比例如下：
白色硅酸盐水泥90份；
矿粉20份；
陶瓷抛光砖粉8份；
颜料0份；
纳米CeO20.3份；
纤维素醚0.2份；
促凝剂0.05份；
减水剂0.005份；
石英砂80份；
水30份。
所述白色硅酸盐水泥白度89，初凝时间183min，SO3含量2.01％，终凝时间232min，3d抗折强度4.5MPa，3d抗压强度21MPa。
所述矿粉级别为S105，密度为2.9g/cm3，7d活性指数为98％，SO3含量为3.5％.
所述陶瓷抛光砖粉小于30μm的颗粒占比重大于50％。
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
所述促凝剂为以铝酸钙、氟铝酸钙等为主要成分的促凝剂；所述石英砂粒径为0.15mm。
所述纳米CeO2，粒径40nm，纯度为99.9％，比表面积40㎡/g，密度0.35g/cm3。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素HPMC，黏度100Pa·s。
所述石英砂粒径≤0.15mm。
一种可用于3D打印的白色混凝土的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将白色硅酸盐水泥90份、矿粉20份、陶瓷抛光砖粉8份、石英砂80份、颜料0份、纳米CeO20.3份和纤维素醚0.2份倒入搅拌机中搅拌3分钟；
第二步，将水30份取出1/2，在水中加入促凝剂0.05份和减水剂0.005份，制成混合液；
第三步，将第二步制得的混合液加入搅拌机中与第一步的混合料一起搅拌2分钟至均匀；
第四步，将剩余1/2的水加入搅拌机中，搅拌3分钟至均匀，即得到所述混凝土。
参照实施例1，对对比例1制得混凝土进行力学性能和抗氯离子侵蚀能力测试。测得对比例1混凝土28d抗压强度可达65MPa，抗折强度可达8MPa，屈服变形(极限挠度与起裂挠度之差，用于表征延性)为0mm，对比例1荷载和跨中挠度曲线图见图2所示，测得氯离子扩散系数为2.76×10-12。
因此与对比例1相比，本发明实施例1、实施例2、实施例3混凝土表现出适合3D打印的高韧性高延性的优点，并且掺入碳纳米管能有效的降低氯离子在水泥基材料中的扩散，提高了3D打印混凝土的抗氯离子侵蚀能力。
对比例2：
按照实施例2的配方比例，不添加实施例2中的纳米CeO2，具体配方比例如下：
白色硅酸盐水泥100份；
矿粉40份；
陶瓷抛光砖粉5份；
氧化铁蓝20份；
纳米CeO21.5份；
纤维素醚0.2份；
碳纳米管纤维0.06份；
促凝剂0.05份；
减水剂0.008份；
石英砂50份；
水48份。
所述白色硅酸盐水泥白度89，初凝时间183min，SO3含量2.01％，终凝时间232min，3d抗折强度4.5MPa，3d抗压强度21MPa。
所述矿粉级别为S105，密度为2.9g/cm3，7d活性指数为99％，SO3含量为3.0％。
所述陶瓷抛光砖粉小于30μm的颗粒占比重大于50％。
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
所述促凝剂为以铝酸钙、氟铝酸钙等为主要成分的促凝剂；所述石英砂粒径为0.15mm。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素HPMC，黏度100Pa·s。
所述碳纳米管纤维，管径为4nm，长度2μm，碳含量为98％，含碳相物质Fe,S,O，灰分为2.0％，拉曼G/D值为5.7，石墨化度为68％，体电阻率mΩ·cm为30。
所述石英砂粒径为0.1mm。
一种可用于3D打印的蓝色混凝土的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将白色硅酸盐水泥100份、矿粉40份、陶瓷抛光砖粉5份、石英砂50份、颜料20份和纤维素醚0.2份倒入搅拌机中搅拌3分钟；
第二步，将水48份取出1/2，在水中加入促凝剂0.05份、减水剂0.008份和碳纳米管纤维1.2份搅拌3分钟，制成混合液；
第三步，将第二步制得的混合液加入搅拌机中与第一步的混合料一起搅拌3分钟至均匀；
第四步，将剩余1/2的水加入搅拌机中，搅拌5分钟至均匀，即得到所述混凝土。
本对比例2混凝土可以被连续地、不发生堵塞的打印，层与层之间可以很好的粘结，成型宽度和高度均理想。同时在紫外老化箱中开展抗紫外老化试验。
对比实施例2和对比例2，加入纳米CeO2的是实施例2褪色较对比例2不加纳米CeO2减轻很多，抗紫外老化能力较高，证明了纳米CeO2可以提高3D打印彩色混凝土的颜色耐久性。
对比例3：
按照实施例3的配方比例，不添加实施例2中的纳米CeO2，具体配方比例如下：
白色硅酸盐水泥100份；
矿粉40份；
陶瓷抛光砖粉5份；
氧化铁绿23份；
纤维素醚0.2份；
碳纳米管纤维0.08份；
促凝剂0.05份；
减水剂0.008份；
石英砂50份；
水48份。
所述白色硅酸盐水泥白度89，初凝时间183min，SO3含量2.01％，终凝时间232min，3d抗折强度4.5MPa，3d抗压强度21MPa。
所述矿粉级别为S105，密度为3.0g/cm3，7d活性指数为98％，SO3含量为3.2％。
所述陶瓷抛光砖粉小于30μm的颗粒占比重大于50％。
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
所述促凝剂为以铝酸钙、氟铝酸钙等为主要成分的促凝剂；所述石英砂粒径为0.13mm。
所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素HPMC，黏度100Pa·s。
所述碳纳米管纤维，管径为5nm，长度0.9μm，碳含量为97％，含碳相物质Fe,S,O，灰分为2.5％，拉曼G/D值为5.5，石墨化度为64％，体电阻率mΩ·cm为32。
所述石英砂粒径为0.15mm。
一种可用于3D打印的蓝色混凝土的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将白色硅酸盐水泥100份、矿粉40份、陶瓷抛光砖粉5份、石英砂50份、颜料23份和纤维素醚0.2份倒入搅拌机中搅拌3分钟；
第二步，将水48份取出1/2，在水中加入促凝剂0.05份、减水剂0.008份和碳纳米管纤维0.08份搅拌2分钟，制成混合液；
第三步，将第二步制得的混合液加入搅拌机中与第一步的混合料一起搅拌2分钟至均匀；
第四步，将剩余1/2的水加入搅拌机中，搅拌4分钟至均匀，即得到所述混凝土。
本对比例3混凝土可以被连续地、不发生堵塞的打印，层与层之间可以很好的粘结，成型宽度和高度均理想。在紫外老化箱中开展抗紫外老化试验，标准养护3d后进行抗老化性能测试。
对比实施例3和对比例3，加入纳米CeO2的是实施例3褪色较对比例3不加纳米CeO2减轻很多，抗紫外老化能力较高，证明了纳米CeO2可以提高3D打印彩色混凝土的颜色耐久性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种3D打印高延性彩色混凝土，其特征在于：按重量份数计，3D打印彩色混凝土的组成和含量分别为：白色硅酸盐水泥80-120份；矿粉20-50份；陶瓷抛光砖粉5-25份；颜料0-25份；纳米CeO20.3-3份；纤维素醚0.15-0.7份；碳纳米管纤维0.01-0.12份；促凝剂0.03-0.08份；减水剂0.005-0.01份；石英砂50-200份；水20-48份。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印高延性彩色混凝土，其特征在于：所述白色硅酸盐水泥，白度＞88，初凝时间＞45min，终凝时间＜240min，SO3含量＜2.01％，3d抗折强度≥4.5MPa，3d抗压强度≥21MPa。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印高延性彩色混凝土，其特征在于：所述矿粉，比表面积大于450㎡/kg，7d活性指数＞80％，SO3含量＜4％，所述陶瓷抛光砖粉小于30μm的颗粒占比重大于50％，所述石英砂粒径≤0.15mm。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印高延性彩色混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，所述促凝剂为以铝酸钙、氟铝酸钙为主要成分的促凝剂。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印高延性彩色混凝土，其特征在于：所述颜料为铁系无机颜料，所述铁系无机颜料中包括有三氧化二铁、氧化铁和四氧化三铁混合支撑。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印高延性彩色混凝土，其特征在于：所述纳米CeO2，粒径40nm，纯度≥99％，比表面积40-60㎡/g，密度0.35g/cm3。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印高延性彩色混凝土，其特征在于：所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素HPMC，黏度100Pa·s。
8.根据权利要求1所述的一种3D打印高延性彩色混凝土，其特征在于：所述碳纳米管纤维，管径＜8nm，长度0.5-2μm，碳含量＞97％，含碳相物质Fe,S,O，灰分＜2.5％，拉曼G/D值＞5.5，石墨化度＞64％，体电阻率mΩ·cm＜35。
9.根据权利要求1所述的一种3D打印高延性彩色混凝土，其特征在于：所述3D打印高延性高颜色耐久性彩色混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将白色硅酸盐水泥80-120份、矿粉20-50份、陶瓷抛光砖粉5-25份、石英砂50-200份、颜料0-25份、纳米CeO20.3-3份、纤维素醚0.15-0.7份和碳纳米管纤维0.01-0.12份倒入搅拌机中搅拌3-4分钟；
S2、将水20-48份取出1/2，在水中加入促凝剂0.03-0.08份和减水剂0.005-0.01份搅拌2-3分钟，制成混合液；
S3、将第二步制得的混合液加入搅拌机中与第一步的混合料一起搅拌2-3分钟至均匀；
S4、将剩余1/2的水加入搅拌机中，搅拌3-5分钟至均匀，即得到所述混凝土。
10.根据权利要求9所述的一种3D打印高延性彩色混凝土，其特征在于：所述S1中的搅拌机的搅拌转速为2000r/min，所述S2中的搅拌机的搅拌转速为1000r/min，所述S3中的搅拌机的搅拌转速为1500r/min，所述S4中的搅拌机的搅拌转速为800r/min。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210525 |
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