一种3D打印黏土基镁质再生骨料混凝土及其制造方法与流程

本发明属于建筑3d打印材料领域，尤其涉及一种3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土及其制造方法。

背景技术：

1、目前关于建筑废弃物的研究主要集中在废弃混凝土方面，而对于建筑物来说，废弃混凝土虽然占用很大比例，但由于凝结硬化后的混凝土，在废弃后经破碎循环利用仍具有一定力学强度，作为再生骨料进行循环利用具有一定的优势，且在这方面的研究和实践运用也较为成熟。由于再生骨料混凝土中存在薄弱的界面过渡区(再生骨料、新水泥水化基体、旧水泥水化基体之间的界面)、再生骨料破碎生产中对骨料的损伤、再生骨料较高的吸水率和孔隙率，导致再生骨料混凝土比天然骨料混凝土抗压强度降低12-30％、劈裂抗拉强度降低10-24％。而对于建设过程中的工程渣土，特别是工程产出土，如何进行资源化循环利用，开展的相关研究较少。工程产出土具有颗粒分散、自身力学性能较差和吸水率高等天然特性，因而工程产出土直接进行堆填处理容易引起次生灾害，且堆填处理并未实现对工程产出土的资源化循环利用。如何利用现有技术条件对工程产出土进行固化处理，并运用在工程建设中，实现工程产出土就地就近原位资源化高效利用，是目前国内外研究亟需解决的工程难题。

2、此外，虽然目前3d打印建造技术已经成功运用在实际工程建设中，并逐渐成为未来一种智能建造技术；但由于目前所用混凝土的打印材料所含胶凝材料含量高、粗骨料用量少，造成3d打印混凝土的材料成本较高，制约着3d打印建造技术的大规模工程化运用。为此，迫切需要在经济适用的3d打印无机固化高强粗骨料方面进行突破性研究，以加快实现可替代现有传统混凝土的经济适用3d打印混凝土大宗建筑材料，从而为智能建造技术提供经济稳定的原材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对目前缺乏与3d打印砂浆相适应的低成本可规模化生产的粗骨料，提出一种3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土及其制造方法。

2、本发明提供一种3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土，所述3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土包括下列重量份原料：3d打印砂浆68～95份、3d打印用黏土基镁质再生骨料5～32份；

3、所述3d打印砂浆包括以下质量份材料：砂子37.9～40.8份、固化剂37.9～40.8份、添加剂2.2～3.5份、短切纤维0.41～0.51份、水15.8～20.2份，所述砂子粒径小于1.18mm；

4、所述固化剂为镁质胶凝材料；

5、所述添加剂为快硬硫铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥中的一种。

6、进一步，所述短切纤维为聚乙烯醇纤维、聚乙烯醇腈纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种，所述短切纤维长度为3mm或6mm。

7、进一步，所述3d打印用黏土基镁质再生骨料包括下列重量份原料：黏土基料63.9～80.8份、镁质胶凝材料19.2～36.1份。

8、进一步，所述黏土基料为市政淤泥，所述市政淤泥为河道或管道清理出的淤泥经自然晾干或晒干后粉碎而得的粉末颗粒，含水率为7％～10％，粒径小于2.36mm。

9、进一步，所述水为地下水、地表水。

10、进一步，所述镁质胶凝材料为氯氧镁胶凝材料或硫氧镁胶凝材料；

11、所述硫氧镁胶凝材料包括下列重量份原料：86～98份轻烧氧化镁、42～91份七水硫酸镁、0～14份重烧氧化镁；

12、所述氯氧镁胶凝材料包括下列重量份原料：65～96份轻烧氧化镁、135～148份六水氯化镁、0～35份重烧氧化镁；

13、所述轻烧氧化镁中活性氧化镁含量为77％，所述六水氯化镁含量为43％。

14、本发明的另一目的是提供一种3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

15、s1、通过3d打印用黏土基镁质再生骨料生产设备的控制系统，设置3d打印用黏土基镁质再生骨料原料所需重量份数；

16、s2、将3d打印用黏土基镁质再生骨料原材料按照设计的配比进行称量，所述黏土基料按两份称量，第一份和第二份的质量百分比分别为70％和30％，在第一份黏土材料中加入称量后的胶凝材料并搅拌，再加入第二份黏土基料并加入称量后的水进行搅拌；

17、s3、将搅拌后的混合料加到3d打印用黏土基镁质再生骨料挤料成型设备中，挤压出所述3d打印用黏土基镁质再生骨料；

18、s4、对3d打印用黏土基镁质再生骨料进行室内养护、浸水养护或碳化养护；

19、s5、根据3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土配合比设计，称量计算好的3d打印砂浆和3d打印用黏土基镁质再生骨料，先搅拌3d打印砂浆，再加入3d打印用黏土基镁质再生骨料，搅拌后泵送到3d打印设备料斗中进行3d打印。

20、进一步，所述3d打印用黏土基镁质再生骨料粒径为10mm、20mm和30mm。

21、进一步，所述3d打印用黏土基镁质再生骨料的28d筒压强度大于2mpa，压碎指标小于30％，1h吸水率小于20％。

22、进一步，所述3d打印用黏土基镁质再生骨料碳化养护条件为：温度3～48℃，相对湿度36～62％，压强为0～2.8mpa。

23、本发明3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土，由于采用3d打印用黏土基镁质再生骨料，所用黏土基料价廉易得，挤压成型技术对含水率大的浆体废弃物进行高效资源化利用，不仅实现了低成本规模化生产3d打印用粗骨料，而且有效提高了再生骨料资源化利用率和附加值，降低了3d打印工程建设材料成本；所生产的3d打印用黏土基镁质再生骨料废弃后还可以进行回收循环利用，进一步降低了3d打印用粗骨料工程应用成本，同时有效解决了市政淤泥废弃物高效高附加值资源化利用技术难题。

技术特征：

1.一种3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土，其特征在于，所述3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土包括下列重量份原料：3d打印砂浆68～95份、3d打印用黏土基镁质再生骨料5～32份；

2.根据权利要求1所述的一种3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土，其特征在于，所述短切纤维为聚乙烯醇纤维、聚乙烯醇腈纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种，所述短切纤维长度为3mm或6mm。

3.根据权利要求1所述的一种3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土，其特征在于，所述3d打印用黏土基镁质再生骨料包括下列重量份原料：黏土基料63.9～80.8份、镁质胶凝材料19.2～36.1份。

4.根据权利要求3所述的一种3d打印用黏土基镁质再生骨料，其特征在于，所述黏土基料为市政淤泥，所述市政淤泥为河道或管道清理出的淤泥经自然晾干或晒干后粉碎而得的粉末颗粒，含水率为7％～10％，粒径小于2.36mm。

5.根据权利要求1所述的一种3d打印用黏土基镁质再生骨料，其特征在于，所述水为地下水、地表水。

6.根据权利要求3所述的一种3d打印用黏土基镁质再生骨料，其特征在于，所述镁质胶凝材料为氯氧镁胶凝材料或硫氧镁胶凝材料；

7.权利要求1-6任意一项所述3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土制造方法，其特征在于，所述3d打印用黏土基镁质再生骨料粒径为10mm、20mm和30mm。

9.根据权利要求7所述的一种3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土制造方法，其特征在于，所述3d打印用黏土基镁质再生骨料的28d筒压强度大于2mpa，压碎指标小于30％，1h吸水率小于20％。

10.根据权利要求7所述的一种3d打印黏土基镁质再生骨料混凝土制造方法，其特征在于，所述3d打印用黏土基镁质再生骨料碳化养护条件为：温度3～48℃，相对湿度36～62％，压强为0～2.8mpa。

技术总结本发明公开一种3D打印用黏土基镁质再生骨料混凝土及其制造方法，所述3D打印黏土基镁质再生骨料混凝土包括下列重量份原料：3D打印砂浆68～95份、3D打印用黏土基镁质再生骨料5～32份；所述3D打印用黏土基镁质再生骨料包括下列重量份原料：黏土基料63.9～80.8份、镁质胶凝材料19.2～36.1份。本发明由于采用3D打印用黏土基镁质再生骨料，所用黏土基料价廉易得，挤压成型技术对市政淤泥浆体废弃物进行高效资源化利用，不仅实现了低成本规模化生产3D打印用粗骨料，而且有效提高了再生骨料资源化利用率和附加值，降低了3D打印工程建设材料成本。技术研发人员：崔棚,寇世聪,郭军杰受保护的技术使用者：深圳市深汕特别合作区世纪凯恒科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2