一种可调控流变性的3D打印混凝土、制备方法及打印工艺

技术特征：
1.一种可调控流变性的3d打印混凝土，其特征在于，由以下成分按质量百分含量组成：水泥20％～25％；再生粗骨料30％～40％；细骨料20％～30％；水5％～12％；粉煤灰2％～4％；硅灰1％～2％；早强剂2％～5％；纤维0.02％～0.1％；纤维素醚0.02％～0.05％；超级塑化剂0.1％～0.4％；粘度改性剂0.05％～0.1％；增稠剂0.01％～0.05％。2.根据权利要求1所述的可调控流变性的3d打印混凝土，其特征在于，由以下原料按质量份数组成：水泥240份、再生粗骨料360份、细骨料240份、早强剂32份、纤维0.5份、纤维素醚0.5份、增稠剂0.5份、粉煤灰21份、硅灰11份、粘度改性剂0.5份、90份水和4份超级塑化剂。3.根据权利要求1或2所述的可调控流变性的3d打印混凝土，其特征在于，所述的3d打印混凝土的制备方法包括：水泥、再生粗骨料、细骨料和早强剂混合3min，再加入纤维、纤维素醚和增稠剂混合2min，最后加入粉煤灰、硅灰和粘度改性剂混合2min，得到混合干料，搅拌机搅拌速度设置为160r/min；最后将水和超级塑化剂加入搅拌机混合搅拌2min。4.根据权利要求3所述的可调控流变性的3d打印混凝土，其特征在于，原料混合后还需进行静置，静置时间为5min。5.根据权利要求1或2所述的可调控流变性的3d打印混凝土，其特征在于，所述原料想选取指标包括：水泥为po 42.5级普通硅酸盐水泥，28天抗压强度为50～55mpa，标准稠度用水量为22％～27％，初凝时间为130～150min，终凝时间为230～260min；再生粗骨料为粒径5-12mm连续级配碎石料，粒径范围包括5-7mm、7-10mm和10-12mm，各个粒径的质量占比为8：15：7；吸水率为6.5％～7.5％，表观密度为2550～2660kg/m3，压碎指标为22.8％～24.2％；细骨料为平均粒径0.3～0.6mm天然河砂，最大粒径为2.8mm，细度模数为2.0～2.3，含水率为3％；粉煤灰为f类、i级灰，粒径分布范围1～100um，50％的颗粒粒径小于20um，密度为2500～2700kg/m3，比表面积1500～1580m2/g；硅灰的平均粒径0.1～0.3um、比表面积为25000～29000m2/g、密度为2.0～3.0g/cm3、硅灰中二氧化硅含量≥95％；早强剂为以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成的硫铝酸盐水泥，其烧失量为
10％～14％，1天的抗压强度75～85mpa；纤维为聚乙烯醇纤维，其直径为20～50μm，长度为9～15mm，抗拉强度为1590mpa，杨氏模量为30gpa，断裂伸长率为7.5％，密度为1.3g/cm3；纤维素醚为白色纤维状的羟丙基甲基纤维素醚，视密度0.25～0.70g/cm3，比重1.26～1.31；超级塑化剂为聚羧酸高效减水剂，固体含量为10～50％，减水率为15％，沁水率为90％；粘度改性剂为纳米粘土，主要化学成分sio2和al2o3，晶片平均厚度为20nm～50nm，晶片平均直径300nm～500nm，比表面积32m2/g；增稠剂为温轮胶，由产碱杆菌分泌的可溶性胞外多糖。6.一种可调控流变性的3d打印混凝土的制备方法，其特征在于，所述的可调控流变性的3d打印混凝土为权利要求1或2所述的可调控流变性的3d打印混凝土，制备步骤包括：s1、将制备原料按配合比称重后分为4组；第一组为水泥、再生粗骨料、细骨料和早强剂，第二组为纤维、纤维素醚和增稠剂，第三组为粉煤灰、硅灰和粘度改性剂，第四组为水和超级塑化剂；s2、在搅拌机中加入水泥、再生粗骨料、细骨料和早强剂混合3min，再加入纤维、纤维素醚和增稠剂混合2min，最后加入粉煤灰、硅灰和粘度改性剂混合2min，得到混合干料，搅拌机搅拌速度设置为160r/min；s3、将水和超级塑化剂加入搅拌机混合搅拌1～2min，得到混合浆料，搅拌机搅拌速度设置为180r/min，混合浆料拌合物在放入3d打印机挤出前静置。7.根据权利要求6所述的可调控流变性的3d打印混凝土的制备方法，其特征在于，所述静置的静置时间为5min。8.一种3d打印工艺，其特征在于，打印对象为可调控流变性的3d打印混凝土，可调控流变性的3d打印混凝土为权利要求1或2所述的可调控流变性的3d打印混凝土；打印参数为：喷头移动速度为120～140mm/s，螺杆挤出速度为150～200r/min，喷头高度为20～30mm，层间打印时间间隔为15～60s。9.根据权利要求8所述的3d打印工艺，其特征在于，所述的螺杆挤出速度为180r/min。10.根据权利要求8所述的3d打印工艺，其特征在于，采用桁架式3d打印机，喷头采用圆形喷头，直径为40mm，单层预设高度15～20mm；打印试件尺寸设置为600mm
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160mm
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180mm。

技术总结
本发明公开了一种可调控流变性的3D打印混凝土、制备方法及打印工艺，可调控流变性的3D打印混凝土由以下成分按质量百分含量组成：水泥20％～25％；再生粗骨料30％～40％；细骨料20％～30％；水5％～12％；粉煤灰2％～4％；硅灰1％～2％；早强剂2％～5％；纤维0.02％～0.1％；纤维素醚0.02％～0.05％；超级塑化剂0.1％～0.4％；粘度改性剂0.05％～0.1％；增稠剂0.01％～0.05％。本发明采取“材料优化-调整参数-整体提高”的设计思路，有效提高浆料打印的开放时间，实现精准调控拌合物可打印性和可建造性。使得3D打印再生粗骨料混凝土的力学性能和耐久性得到提高，同时再生粗骨料替代天然粗骨料符合绿色低碳的发展理念，因此该技术适用于实际工程，为3D打印再生粗骨料的推广发展提供了理论支撑。提供了理论支撑。


技术研发人员：刘超 姚羿舟 刘化威 武怡文 丁淑敏
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：2022.05.07
技术公布日：2022/7/29