[实用新型]一种实现预拌混合的混凝土3D打印喷头

说明书

本实用新型涉及一种实现预拌混合的混凝土3D打印喷头，包括驱动机构、预拌混合机构、喷头壳体和打印喷嘴(9)，所述预拌混合机构设置于喷头壳体内，所述驱动机构与预拌混合机构连接，所述打印喷嘴(9)连接于喷头壳体端部，所述喷头壳体上设置有混凝土入料管(4)和速凝剂入料管(5)，所述预拌混合机构包括同轴连接的混合搅拌件(6)和挤出螺旋(7)。与现有技术相比，本实用新型具有提高打印效率等优点。

技术领域

本实用新型属于土木工程领域，尤其是涉及一种实现预拌混合的混凝土3D打印喷头。

背景技术

混凝土是当代建筑中使用量最大、范围最广的建筑材料，其发展有200年的历史，已成为当代社会使用量巨大的建筑工程材料，对建筑工程贡献巨大。但是，传统建筑技术中，混凝土的使用又会产生很高比例的建筑垃圾。中国每年会产生约6亿吨的建筑垃圾，加之人力成本的增加，作为混凝土使用量极高的建筑行业将迎来一次巨大的挑战。所以，需要在建筑行业中，开发一种新型的施工材料及施工技术替代传统的施工工艺，从而减少以混凝土为主的建筑垃圾的生成量。近年来，新兴的结合了3D打印技术的3D打印混凝土及其施工技术的出现，成为建筑领域的一大创新，以增材制造为主要特点来减少混凝土类建筑垃圾的生成量，必将掀起未来建筑领域的技术革命。

目前混凝土浇筑工艺中，普遍使用模筑法进行浇筑。模筑法是通过在浇筑混凝土之前按照混凝土构件的外形尺寸架立模板，再向模板中浇筑混凝土并进行振捣，从而使得混凝土在模板的约束下形成预期的构件尺寸。随着模板内混凝土的水化反应的进行，混凝土的强度随时间推移不断提高，当混凝土达到一定强度后，可将模板拆除，获得表面平整度较高的混凝土构件。但采用模筑法具有一系列尚待改进之处：(1)模板的搭建需要耗费大量的人力，机械化程度低，施工效率慢；(2)模板由于尺寸形状固定，难以完成外形复杂的混凝土构件的浇筑；(3)模板周转易耗损，带来材料的消耗与浪费。

目前出现的3D打印混凝土技术有效地克服了上述模筑混凝土工艺的缺陷。3D打印混凝土技术是在无模板的情况下，将混凝土通过分层打印，逐层叠加的方式运用于结构构件的建造。基本的打印过程是将构件的三维模型在软件中进行切割分层，从而得到不同层的二维数据，再依据不同层的二维数据进行混凝土打印头的定位和移动，并在打印头的移动的过程中进行混凝土的打印，从而通过逐层打印，分层堆叠的机械化施工方式完成混凝土构件的建造。相比模筑法混凝土，3D打印混凝土具有以下优势：(1)机械化与自动化程度高，大量节省了人工，显著提高施工效率；(2)不需要额外进行模板支护，减少了施工的工作量，缩短施工时间；(3)可完成复杂几何外形的混凝土构件的建造。

然而，传统3D打印混凝土技术的混凝土挤出后，不能快速成型，强度发展慢，打印速率不高，打印结构承载力不足，易发生塑性坍塌。这主要原因是由于打印混凝土在传统的设备中难以同时满足泵送性和可建造性两方面的要求。传统混凝土打印设备中，混凝土打印头通过高压输送管直接与混凝土输送泵相连，混凝土的流变性能从在整个输送过程中(包括混凝土从输送泵到高压管最后从打印头挤出)都不发生显著变化。而在输送过程中，混凝土需要有较高的流动性，从而减小泵送压力、增加泵送长度、避免堵管爆管等现象产生；在从打印头出口处，混凝土又需要有较低的流动性，从而保证打印出的各层具备一定的承载力，避免发生塑性坍塌。目前的3D混凝土打印设备无法同时满足两方面的要求，从而导致了打印出的混凝土构件力学性能不能满足预期。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现预拌混合的混凝土3D打印喷头。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种实现预拌混合的混凝土3D打印喷头，包括驱动机构、预拌混合机构、喷头壳体和打印喷嘴，所述预拌混合机构设置于喷头壳体内，所述驱动机构与预拌混合机构连接，所述打印喷嘴连接于喷头壳体端部，所述喷头壳体上设置有混凝土入料管和速凝剂入料管，所述预拌混合机构包括同轴连接的混合搅拌件和挤出螺旋。