一种3D打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土及其制造方法与流程

本发明涉及建筑3d打印材料领域，尤其涉及一种3d打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土及其制造方法。

背景技术：

1、河北工业大学马国伟团队在2019年10月采用装配式混凝土3d打印技术，建造了仿真赵州桥(位于河北工业大学北辰校区，按照赵州桥1:2缩尺寸建造，跨度为18.04m、总长为28.1m)；清华大学建筑学院与上海智慧湾科创园在2019年11月合作3d打印了一条混凝土桥梁(长14.1m、宽4m)；中国建筑技术中心和中建二局华南公司在2019年11月联合打印了世界首例原位3d打印双层示范建筑(位于广东省河源市龙川县龙川产业园，高7.2米，面积230m2，打印完成时间约60小时)。此外，3d打印混凝土还可以打印风力涡轮机塔、市政景观与小品和泡沫混凝土等。

2、目前，由于建筑领域人工成本较高，且在建造过程中粉尘、噪音、振动和重体力劳动严重影响施工人员的身心健康，而采用机械化智能化的3d打印建造技术逐渐成为建筑业高质量发展的必由之路。由于建筑3d打印喷墨材料不同，对3d打印设备和工艺要求也不同，现阶段广泛使用的3d打印设备主要采用水泥砂浆作为喷墨材料，而这些设备在改用添加了石子粗骨料的水泥混凝土作为喷墨材料时，会因设备电机和操作系统等诸多不匹配因素而影响正常打印。因此，低成本规模化生产与建筑3d打印水泥砂浆设备相适应的粗骨料，是降低目前建筑3d打印建造成本并进一步推动建筑3d打印建造技术大规模广泛应用的一条途径。

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打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土及其制造方法。

2、本发明提供一种3d打印用钙硅系黏土基再生骨料，所述3d打印用钙硅系黏土基再生骨料包括下列重量份原料：3d打印砂浆45～95份、3d打印用钙硅系黏土基再生骨料5～55份；

3、所述3d打印砂浆包括以下质量份材料：砂子37.9～48.8份、固化剂26.8～40.8份、添加剂2.2～4.2份、短切纤维0.41～0.60份、水15.8～23.8份；

4、所述砂子粒径小于1.18mm；

5、所述固化剂为碱激发胶凝材料；

6、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；

7、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、聚丙烯腈纤维中的一种，所述短切纤维长度为3mm；

8、所述3d打印用钙硅系黏土基再生骨料包括下列重量份原料：工程弃土60份、胶凝材料6.7～20份、掺合料0～13.3份、水16～20份；

9、所述工程弃土为工程渣土泥砂分离后的泥饼经自然晾晒后粉碎而得的粉末，粒径小于2.36mm，含水率为7％；

10、所述胶凝材料为普通硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、碱激发胶凝材料中的一种；

11、所述掺合料为陶瓷烧制过程中的废渣、石粉中的一种，所述陶瓷烧制过程中的废渣的粒径小于1.18mm，所述石粉为废弃混凝土粉碎过程中产生的粒径为0.074mm的粉末颗粒；

12、所述水为地下水、地表水或海水。

13、进一步的，所述碱激发胶凝材料所用激发剂为水玻璃、硫酸盐激发剂中的一种或两种；

14、所述硫酸盐激发剂包括下列重量份原料：27～80份生石灰粉、0～67份二水石膏、6～20份硫酸钠。

15、本发明的另一目的是提供3d打印用钙硅系黏土基再生骨料的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

16、s1、通过3d打印用钙硅系黏土基再生骨料生产设备的控制系统设置3d打印用钙硅系黏土基再生骨料原料所需重量份数；

17、s2、将3d打印用钙硅系黏土基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掺合料和水进行搅拌；

18、s3、将搅拌后的混合料加到3d打印用钙硅系黏土基再生骨料挤料成型设备中，挤压出所述3d打印用钙硅系黏土基再生骨料；

19、s4、对3d打印用钙硅系黏土基再生骨料进行室内养护、浸水养护或碳化养护；

20、s5、根据3d打印用钙硅系黏土基再生骨料配合比设计，称量计算好的3d打印砂浆和3d打印用钙硅系黏土基再生骨料，先搅拌3d打印砂浆，再加入3d打印用钙硅系黏土基再生骨料，搅拌后泵送到3d打印设备料斗中进行3d打印。

21、进一步的，所述3d打印用钙硅系黏土基再生骨料粒径为10mm-30mm。

22、进一步的，所述3d打印用钙硅系黏土基再生骨料的28d筒压强度大于2mpa，压碎指标小于30％，1h吸水率小于20％。

23、本发明采用挤压成型技术对工程弃土进行高效资源化利用，由于所用黏土基料价廉易得，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打印用钙硅系黏土基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，同时有效解决了工程弃土治理花费大、危害生态环境和不可持续的工程、社会和生态治理难题。

技术特征：

1.一种3d打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土，其特征在于，所述3d打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土包括下列重量份原料：3d打印砂浆45～95份、3d打印用钙硅系黏土基再生骨料5～55份；

2.根据权利要求1所述的一种3d打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的一种3d打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土，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、聚丙烯腈纤维中的一种，所述短切纤维长度为3mm。

4.根据权利要求1所述的一种3d打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土，其特征在于，所述3d打印用钙硅系黏土基再生骨料包括下列重量份原料：工程弃土60份、胶凝材料6.7～20份、掺合料0～13.3份、水16～20份。

5.根据权利要求4所述的一种3d打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土，其特征在于，所述工程弃土为工程渣土泥砂分离后的泥饼经自然晾晒后粉碎而得的粉末，粒径小于2.36mm，含水率为7％；

6.根据权利要求5所述的一种3d打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土，其特征在于，所述掺合料为陶瓷烧制过程中的废渣、石粉中的一种，所述陶瓷烧制过程中的废渣的粒径小于1.18mm，所述石粉为废弃混凝土粉碎过程中产生的粒径为0.074mm的粉末颗粒；

7.根据权利要求5所述的一种3d打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土，其特征在于，所述碱激发胶凝材料所用激发剂为水玻璃、硫酸盐激发剂中的一种或两种；

8.权利要求1-7任意一项所述的3d打印用钙硅系黏土基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：

9.根据权利要求8所述的一种3d打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土制造方法，其特征在于，所述3d打印用钙硅系黏土基再生骨料粒径为10mm-30mm。

10.根据权利要求8所述的一种3d打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土制造方法，其特征在于，所述3d打印用钙硅系黏土基再生骨料的28d筒压强度大于2mpa，压碎指标小于30％，1h吸水率小于20％。

技术总结本发明公开一种3D打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土及其制造方法，所述述3D打印用钙硅系黏土基再生骨料混凝土包括下列重量份原料：3D打印砂浆45～95份、3D打印用钙硅系黏土基再生骨料5～55份；所述3D打印砂浆包括以下质量份材料：砂子37.9～48.8份、固化剂26.8～40.8份、添加剂2.2～4.2份、短切纤维0.41～0.60份、水15.8～23.8份；所述砂子粒径小于1.18mm；所述固化剂包括碱激发胶凝材料。由于本发明所用3D打印用钙硅系黏土基再生骨料原材料价廉易得，降低了建筑3D打印材料成本，并有效解决了工程弃土固体废弃物高效高附加资源化利用技术难题。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