[发明专利]一种3D打印建筑砂浆力学性能测试方法

说明书

本发明涉及一种3D打印建筑砂浆力学性能测试方法，先从达到测试龄期的3D打印构件中切割出样品，然后利用样品对3D打印建筑砂浆构件的打印层的层间衔接强度，抗折强度、抗压强度以及各向异性力学性能进行检测，获得3D打印建筑砂浆的力学性能参数。与现有技术相比，本发明不仅具有实际应用意义，更能为3D打印建筑材料力学性能的改善提供理论依据。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，尤其是涉及一种3D打印建筑砂浆力学性能测试方法。

背景技术

3D打印技术作为一种新型的制造技术已经在机械加工与设计、航空航天、汽车、生物工程与医学、艺术、服装等领域显示出巨大的发展潜力和应用前景。3D打印技术作为一种多学科交叉融合的综合性应用技术，主要涉及到数字建模技术、信息技术、机电控制技术、材料科学与化学等多方面的前沿技术知识。与传统加工制造方式相比，3D打印技术由于设计制造灵活，不需要模板，制作速度快，还可降低原材料损耗，已成为制造业的发展趋势。由于3D打印的技术优势，3D打印技术也开始尝试应用于建筑领域，即使用3D打印机直接打印房屋或建筑构件——3D打印建筑技术。与一般的3D打印技术不同，3D打印建筑技术使用的打印材料为水泥基材料，不需要熔融或加热，经泵送、挤出后就可逐层堆叠形成实体构件或建筑物。与传统的施工建造方式相比，3D打印建筑技术不需要支撑模板，可快速打印建筑物，缩短了施工时间，降低了施工成本；通过3D打印机直接打印建筑，大幅降低了建筑工人的工作量，节省了劳动成本；自动化和智能化程度高，可根据设定的工作命令，精确打印建筑物，降低了材料的损耗和建筑废弃物的排放。

3D打印建筑所用的打印材料主要为水泥基材料，以净浆和砂浆为主，由于混凝土中含有粒径较大的粗集料，加之打印机泵送及挤出设备的限制，3D打印建筑采用砂浆最为适宜。目前，3D打印建筑技术正处于研究探索阶段，关于3D打印建筑物的结构稳定性、安全性以及力学性能的测试和评价还缺乏相应的方法和指标。3D打印建筑技术是通过对打印材料的逐层挤压堆叠成型从而快速打印出建筑物，其成型方法与传统的浇筑成型方法不同，打印层之间的力学性能的好坏直接影响到打印构件的稳定性和安全性。因此，如何科学有效地测试3D打印建筑砂浆的力学性能至关重要。

直接浇筑的建筑物，对其力学性能进行检测时可使用钻芯取样的方法，而3D打印建筑物的成型方法是逐层挤压堆叠成型，打印过程中形成的波浪型表面、层间气孔、断料缺口以及材料的层间冷缝等缺陷都会影响打印构件的力学性能，因而如何对打印建筑物的力学性能进行测试显得至关重要。目前，还没有针对3D打印建筑的力学性能测试方法可供参考，为了能更好地适应3D打印建筑技术的快速发展对3D打印建筑砂浆力学性能提出的更高要求，提出一种适用于3D打印建筑砂浆力学性能的测试方法不仅具有实际应用意义，更能为3D打印建筑材料力学性能的改善提供理论依据。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种3D打印建筑砂浆力学性能测试方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种3D打印建筑砂浆力学性能测试方法，先从达到测试龄期的3D打印构件中切割出样品，然后利用样品对3D打印建筑砂浆构件的打印层的层间衔接强度，抗折强度、抗压强度以及各向异性力学性能进行检测，获得3D打印建筑砂浆的力学性能参数。

打印层的层间衔接强度的检测采用以下步骤：

(1)从达到测试龄期的3D打印构件中切割出长度大于20mm，宽大于20mm，且包括两条完整打印层的试件，沿打印构件同一长度方向的取样不少于5个并将上下表面打磨平整；

(2)在试件上下表面均匀涂抹粘合剂并与拉拔装置连接，固化24h后在拉力试验机上测试试件打印层被拉拔断开时的最大拉力F，并测量断面的两边长度与两侧宽度，分别以其算术平均值作为断面的平均长度l₀和平均宽度w₀，3D打印构件的层间衔接强度按下式计算得出：