[发明专利]一种超柔性硫铝酸盐水泥基3D打印材料

说明书

本发明公开了一种超柔性硫铝酸盐水泥基3D打印材料，按其重量份计包括：水泥750‑850份，减水剂3‑5份，增稠剂温轮胶0.3‑0.6份，可在分散乳胶粉150‑250份，消泡剂2‑4份，增稠剂纤维素醚1‑4份，促凝剂1‑4份。本发明解决了传统3D打印材料的凝结时间和柔韧性不能兼顾的问题，将大掺量聚合物的方式应用于建筑材料中，并与3D打印进行结合，获得了工作性能良好，力学性能良好，柔韧性良好的产品。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种硫铝酸盐水泥基3D打印材料。

背景技术

随着水泥基材料作为3D打印的基体材料的发展，不仅是大体积的建筑物可以通过3D 打印制造出来，相应的小型的构件也能通过机器的编程控制以达到公差很小的目的。另外, 对于一些构件来说，其受力状态不是传统的建筑物的抗压亦或是抗弯状态，更多的时候不是作为结构构件，而是作为一种功能材料起到镶嵌或者是保护作用，因此需要成型出来的材料具有良好的耐久性，必要的时候还需要一定的弹性和柔性。近年来由于无机非金属材料的飞速发展，水泥材料在某些情况下与有机材料进行结合使用，可以取长补短，既能很好的发挥水泥基材料的良好的耐久性、一定的早期强度，还能具备高分子材料的柔韧性，可提高水泥基材料的柔韧性，显著改善水泥基材料的粘结、抗折、防水和抗裂等多种性能以期达到某些特殊构件的使用要求。

李良兵等人发表的专利CN 105254226 A一种弹性水泥浆及其制备方法，虽然制备出了弹性模量较低、弹性较高的水泥基材料，但是其采用的为专用水泥的油井水泥，其主要还是以硅酸盐成分为主，凝结时间过长，不利于将其应用到3D打印当中。

王朝杰发表的专利CN 106348671 A一种弹性水泥基自流平砂浆，其中为了改善传统水泥砂浆的脆性、抗裂性及流动性，主要加入的是废旧轮胎颗粒增强其柔韧性，同时作为自流平砂浆又加入较多的早强剂以保证早期强度，该发明的弹性砂浆也是在克服传统材料的柔韧性，并且其弹性是相对于路基路面的，柔韧性不足以抵抗较大变形(5％)。

毛岩鹏等人发表的专利CN 110143798 A一种硫铝酸盐水泥基3D打印材料及其制备方法中，将硫铝酸盐水泥应用到3D打印中，使其能够满足3D打印较短的打印时间，但是其主要面对的是用于承重的建筑结构，未将柔韧性与3D打印一起考虑，另外其所用的细骨料石英砂、金刚砂等，成本相对较高。芦令超等人发表的专利CN 110372288 A一种高韧性 3D打印白水泥基材料及其制备方法和应用中，采用胶凝材料为白水泥，通过加入少量的可再分散乳胶粉和玻璃纤维网格布来提高材料整体的柔韧性，另外其混合材料的种类过于繁杂，不利于材料的快速成型制备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种以硫铝酸盐水泥为胶凝材料，通过大掺量聚合物(可再分散乳胶粉或聚氨酯乳液)为思路，在不进行外加肋板或者网格等物质的条件下，解决了传统无机非金属材料强度高但是韧性很差的缺点，以便其能够用于某些非地基承载处的构件或者是生活中的物件，另外选择使用硫铝酸盐水泥并加入一定量的促凝剂是为了保证其凝结硬化时间，应用到3D打印领域以期能够达到量产的要求，最终制备得到的3D打印材料能在1h以内完成凝结固化，变形量为5％以上，其3天抗压强度能达到15MPa以上。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种超柔性硫铝酸盐水泥基3D打印材料，它的原料组分(除水以外)包括以下种类及其重量份：水泥750-850份，减水剂3-5份，增稠剂温轮胶0.3-0.6份，聚合物150-250份，消泡剂2-4份，增稠剂纤维素醚1-4份，促凝剂1-4份。

按上述方案，所述聚合物为醋酸乙烯酯-乙烯共聚物、聚丙烯酸类乳胶粉等可再分散乳胶粉中的一种或两种。其中，可再分散乳胶粉也可使用同体积的聚氨酯乳液代替。与150- 250份可再分散乳胶粉等体积的聚氨酯乳液约为150-200份，所述聚氨酯乳液的固含量为 30％-35％。