[发明专利]一种3D打印用碳纳米管超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印用碳纳米管超高性能混凝土及其制备方法，该3D打印用碳纳米管超高性能混凝土，包括以下原料：水泥、磨细矿粉、硅粉、石膏粉、细骨料、钢纤维、减水剂、保水剂、碳纳米管、分散剂和水。本发明所得的3D打印用碳纳米管超高性能混凝土具有凝结时间短、粘聚性好，浆料不会发生坍落；同时具有较高的早期强度、晚期强度，韧性和变形能力强等优点，符合超高性能混凝土的标准要求，能够满足3D打印对于快速凝固的要求；其制备方法简单，易操作实施。

技术领域

本发明涉及工程材料领域，具体涉及一种3D打印用碳纳米管超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

3D打印作为一种快速成型技术，它是以数字模型文件为基础，运用金属，塑料，水泥等各种打印材料，通过逐层打印的方式来构建物体的技术，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。与传统的制造技术相比较，3D打印事先无需制造模具，无需复杂的制造工艺，极少量的劳动力参与就能够得到最终的产品，因此具有节约劳动力及原材料，制造工艺简洁，产品一体化程度好等一系列优点。

3D打印材料是3D打印技术的发展的重要的物质条件，3D打印材料的发展决定了3D打印的应用前景。混凝土作为当代应用最为广泛的建筑材料，其强度，耐久性等性能指标与施工技术有着密切的关联，3D打印混凝土作为一种无须模板支撑的新型技术，既具有自密实混凝土无须振捣的优点，又具有喷射混凝土便于制造各种复杂构件的优点。为满足3D打印的要求，混凝土应具有较高的早期强度，较短的凝结时间，合适的骨料粒径，且由于3D打印混凝土一般不添加钢筋，故要求混凝土材料同时具有良好的韧性及变形能力，来抵御复杂外力的影响。因此急需开发一种凝结速度快，早期强度高，变形能力好，可塑性强的3D打印混凝土。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种3D打印用碳纳米管超高性能混凝土及其制备方法，该3D打印用碳纳米管超高性能混凝土具有凝结时间短、粘聚性好，浆料不会发生坍落；同时具有较高的早期强度、晚期强度，韧性和变形能力强等优点，符合超高性能混凝土的标准要求，能够满足3D打印对于快速凝固的要求；其制备方法简单，易操作实施。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

(一)一种3D打印用碳纳米管超高性能混凝土，包括以下原料：水泥、磨细矿粉、硅粉、石膏粉、细骨料、钢纤维、减水剂、保水剂、碳纳米管、分散剂和水。

优选的，所述水泥包含快硬硅酸盐水泥和铝酸盐水泥。

优选的，所述硅粉为原态微硅粉或增密微硅粉。

优选的，所述石膏粉中，CaSO₄·1/2H₂O质量含量为75％-95％。

优选的，所述细骨料为河砂。

优选的，所述钢纤维的长度为3-15mm，直径为0.12-0.25mm，抗拉强度≥2850MPa。

优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂或氨基磺酸盐高效减水剂。

进一步优选的，所述聚羧酸减水剂为脂类聚羧酸减水剂或醚类聚羧酸减水剂。

优选的，所述保水剂为羟甲基丙基纤维素醚或羟乙基丙基纤维素醚。

优选的，所述碳纳米管是直径为10-20nm、20-40nm或40-60nm的多壁碳纳米管。

优选的，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或阿拉伯胶。