[发明专利]用于3D打印的功能梯度及密度梯度混凝土材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于3D打印的功能梯度及密度梯度混凝土材料及其制备方法。该材料包括密度梯度层和保温层，由陶粒轻骨料、保温材料、水泥、工业废渣、细骨料、消泡剂、高效减水剂和水组成。本发明制备的功能梯度及密度梯度混凝土材料，大大提高了3D打印混凝土的舒适性，降低自重、增强了与外部环境的交互作用。

技术领域

本发明是关于一种3D打印混凝土材料及其制备方法，具体是制备一种具有功能梯度及密度梯度的3D打印混凝土材料。

背景技术

3D打印技术起源于19世纪末，在20世纪80年代得以实现并且迅猛发展。经过30多年的发展，3D打印技术逐渐成熟，其工艺成本大大降低，如今在生物医疗领域、航空航天领域、模具制造领域、电子信息领域以及汽车制造领域具有广泛应用。

而在建筑材料领域，3D打印混凝土是近年来饱受关注的研究热点。3D 打印混凝土技术其主要原理是将混凝土构件利用计算机进行 3D建模并得到构件的三维信息，然后将配制好的混凝土拌合物通过挤出装置，按照设定好的程序，通过机械控制，由喷嘴挤出进行打印，最后得到混凝土构件。3D打印混凝土技术由于其具有较高的可塑性，在成型过程中的无需支撑，是一种新型的混凝土无模成型技术，具有以下两个优点: 既有自密实混凝土的无需振捣的优点，也有喷射混凝土便于制造繁杂构件的优点（张大旺、王栋民，3D 打印混凝土材料及混凝土建筑技术进展，硅酸盐通报：2015，34(6)：1583-1588）。

现有的3D打印混凝土技术由于大多数是使用单喷头对单一、均质混凝土材料进行分段或模块化打印，所以打印出来的混凝土构件一般具有自重大、个体多功能性差、单一构件制备时多喷头间的交互协调性弱等缺点。而在房建领域，目前打印出的混凝土存在着突出的人居舒适性较差、构件内部与外界环境交互作用较弱等问题。

发明内容

本发明的目的是一种用于3D打印的功能梯度及密度梯度混凝土材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：用于3D打印的功能梯度及密度梯度混凝土材料，包括密度梯度层和保温层，其中，按重量百分比计，保温层由如下组分组成：

细骨料： 10.1%～48.7%

保温材料： 28.8%～38.3%

硅酸盐水泥： 10.3%～16.8%

工业废渣微粉： 22.6%～29.1%

水 ： 6.4%～9.5%

减水剂： 0.32%～0.61%

消泡剂： 0.01%～0.03%；

密度梯度层依次由密度递减的第一梯度层、第二梯度层和第三梯度层组成，按重量百分比计， 第一梯度层由如下组分组成：

陶粒轻骨料： 0～5%

细骨料： 42.5%～48.7%

硅酸盐水泥： 12.3%～16.8%

工业废渣微粉： 22.6%～29.1%

水 ： 6.4%～9.5%

减水剂： 0.32%～0.61%

消泡剂： 0.01%～0.03%；