[发明专利]基于3D打印的混凝土及其制备方法、3D打印柱模板

说明书

一种基于3D打印的混凝土及其制备方法、3D打印柱模板，涉及建筑工程领域，混凝土由以下质量份数的原料制成：普通硅酸盐水泥80～120份；硅灰10～15份；快凝快硬硫铝酸盐水泥4～7份；石英砂60～85份；水30～50份；减水剂1～2份；膨胀剂1～2份；消泡剂0.4～0.6份；引气剂0.02～0.04份；纤维素0.04～0.06份等。方法包括：称取各原料；将聚乙烯醇纤维与普通硅酸盐水泥等原料混合均匀得干粉混合物；将水和减水剂混合均匀后加入至干粉混合物中，搅拌均匀后出料。柱模板采用上述混凝土打印而成。本发明的打印效果好，打印出来的构件具备良好的抗压和抗弯性能，而且开裂率低，易于推广应用。

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，特别是一种基于3D打印的混凝土及其制备方法、3D打印柱模板。

背景技术

近年来，3D打印技术在建筑领域以其快制造流程、无模板成本、低劳动力输出以及高自由度释放等优点取得了巨大突破。例如，3D打印混凝土建筑、桥梁以及构件的出现。然而，3D打印混凝土技术作为一种创新性非常规技术实际生产中因现有标准和规程的阻碍较难以转向实践。

对于3D打印来说，材料的配合比问题不仅是重点，更是难点。既要满足可挤出性来保证材料可以顺利通过打印管道和喷嘴，又要满足可建造性来避免材料挤出后由于流动性过大导致产生塌陷的问题。此外，应用于建筑行业的工程材料，也应当具有良好的力学性能，能够满足抗弯性能要求来抵抗裂纹形成，避免脆性破坏。

授权公告号为CN108129102B的发明专利公开了一种“可3D打印的PVA～玄武岩混杂纤维高韧性混凝土及使用方法”，但是为了满足可打印性，3D打印对纤维的长度、刚度等要求极高，而该专利采用了PVA～玄武岩混杂纤维，玄武岩纤维是一种硬纤维，容易造成打印过程中发生堵塞现象，可能会导致打印过程中需额外添加润滑剂，进而造成原料配比不定量，无法准确研究其性能。

申请公布号为CN110540394A的发明专利申请公开了“一种适用于3D打印混凝土剪切力墙的材料及其制备方法”，该专利采用了聚丙烯短纤维，而采用短纤维若要达到适宜的抗拉强度需提高纤维量，一旦提高纤维量即会增加打印的堵塞率，不利于打印；且该专利掺有生石灰，生石灰具有遇水即放出大量热量的特性，可能会加大打印完成后试样的开裂率；同时，该专利采用20～40目石英砂、50～80目石英砂掺合搅拌，导致打印样品表面质量粗糙，所以不宜打印精细试样。

另外，目前工程建筑柱子施工中，柱模板的主要结构形式是木模板、钢模板或铝模板，这种传统的方法需要投入大量人力成本以及材料浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于3D打印的混凝土及其制备方法、3D打印柱模板，使其打印出来的构件具备良好的抗压性能和抗弯性能，同时还可解决现有技术存在的容易发生堵塞、试样的开裂率大、不宜打印精细试样、人力成本高、浪费材料的不足之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种基于3D打印的混凝土，该混凝土由以下质量份数的原料制备而成：

普通硅酸盐水泥80～120份；

硅灰10～15份；

快凝快硬硫铝酸盐水泥4～7份；

石英砂60～85份，最大粒径为0.21mm；

水30～50份；

减水剂1～2份；

膨胀剂1～2份；

消泡剂0.4～0.6份；

引气剂0.02～0.04份；

纤维素0.04～0.06份；

聚乙烯醇纤维0.1～0.5份；

碳纤维0.05～0.15份。