[发明专利]一种基于3D打印水泥基无机胶凝材料及其制备方法

说明书

一种基于3D打印水泥基无机胶凝材料及其制备方法，本发明涉及一纵3D打印的材料，为克服现有打印用胶凝材料打印精度较差，无法打印高精度建筑构件的问题，本发明提供一种如下的技术方案：一种基于3D打印水泥基无机胶凝材料，所述的无机胶凝材料包括如下组分：水泥、密实填料、活性掺和料、减水剂、早强剂、速凝剂、缓凝剂、增稠保水剂、粘结剂、膨胀剂、消泡剂、抗渗剂、润滑剂和纤维，本发明的有益效果在于：制备简便、具有良好的连续挤出性能、具有优良的可建造叠层性能、具有优良的防水抗渗功能和具有良好的抗裂性能。

技术领域

本发明涉及一种3D打印的材料，具体来说，是一种基于3D打印水泥基无机胶凝材料及其制备方法。

背景技术

3D打印，是根据所设计的3D模型，通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术，这种逐层堆积成形技术又被称作增材制造。3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。与传统制造技术相比，3D打印不必事先制造模具，不必在制造过程中去除大量的材料，也不必通过复杂的锻造工艺就可以得到最终产品，因此，在生产上可以实现结构优化、节约材料和节省能源。3D打印技术适合于新产品开发、快速单件及小批量零件制造、复杂形状零件的制造、模具的设计与制造等，也适合于难加工材料的制造、外形设计检查、装配检验和快速反求工程等。因此，3D打印产业受到了国内外越来越广泛的关注，将成为下一个具有广阔发展前景的朝阳产业。

3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用.目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印所用的这些原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的，与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别，其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。

目前3D打印快速成型用特种粉体材料大多是设备工艺厂商针对各自设备特点定制的，优点是与专属设备的适用性好、研制难度相对小，缺点是材料的产业通用性差、产品成型过程的精度有待提高、产品成型后的强度较低。可见，制品表面精度受粉末原材特性的制约明显，工艺对材料依赖性不容忽视。

现有的打印用胶凝材料粘结时间长或者过短，无法自由调控凝结时间以达到打印固化叠层的要求或者在打印过程中就固化在挤出头处而造成堵塞；现有打印用胶凝材料流动性与挤出式打印不协调，过大或者过小都对挤出式打印造成不同程度的障碍；现有打印用胶凝材料无法在打印过程中短时间获得早期强度，难以保证打印的继续进行；现有打印用胶凝材料打印精度较差，无法打印高精度建筑构件。

发明内容

为解决上述提到的问题，本发明提供一种如下的技术方案：

一种基于3D打印水泥基无机胶凝材料，所述的无机胶凝材料包括如下各重量比的组分：水泥、密实填料、活性掺和料、减水剂、速凝剂、缓凝剂、增稠保水剂、粘结剂、膨胀剂、消泡剂、抗渗剂、润滑剂和纤维，上述物质的重量比为100：0-20：0-40：0.01-2：0.01-1.5：0.01-1.5：0.01-1：0.01-1：0.01-2：0.01-0.015：0.1-2：0.01-2：0.1-4。

优选的组分为，水泥、密实填料、活性掺和料、减水剂、早强剂、速凝剂、缓凝剂、增稠保水剂、粘结剂、膨胀剂、消泡剂、抗渗剂、润滑剂和纤维，上述物质的重量比为100：0.5-10：0-30：0.1-1.5：0.1-1：0.1-1.2：0.01-1.0：0.1-0.6：0.1-0.8：0.01-1.5：0.01-0.015：0.1-1.2：0.01-1.2：0.1-2。

所述的水泥为复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥或白水泥的一种或几种。

所述的密实填料为石英粉、石灰石粉、陶土或滑石粉的一种或几种。