[发明专利]一种减少3D打印混凝土各向异性的设计和检测方法

说明书

本发明公开了一种减少3D打印混凝土各向异性的设计和检测方法。该设计方法包括：（1）设定打印路径CAD建模；（2）设定打印路径，所述的打印路径采用非平行打印路径，即打印完成的混凝土上下层为非平行状态，存在交叉角度α，0°<α≤90°；（3）设定打印材料；（4）设定具体的打印参数；（5）设定打印构件的尺寸参数。用上述打印方法打印完成混凝土长方体构件，硬化后制成抗压检测试件和抗折检测试件，然后分别进行抗压和抗折检测，检测过程中受力加载；一种为垂直于打印混凝土层的加载方向，一种为平行于打印混凝土偶数层或奇数层的加载方向，抗压力加载速度为0.1~10KN/min，抗折力加载速度为0.1~1KN/min。该方法能有效减少打印混凝土构件的各向异性。

技术领域：

本发明涉及一种减少3D打印混凝土各向异性的设计和检测方法，属于混凝土技术领域。

背景技术：

混凝土是当今社会最大宗的建筑材料，在人类社会的发展与建设中至关重要。而随着科学技术的发展，3D打印混凝土技术崭露头角，该技术摒弃传统混凝土支模过程，是一种无模成型技术。

3D打印混凝土是基于3D打印技术而应用于建筑施工的新技术，主要以混凝土作为“油墨”材料并遵照CAD等三维软件预先设置好的打印程序，由喷嘴挤出混凝土层，经过连续层的堆积构筑成3D打印混凝土构件。

然而，对3D打印混凝土构件，其不仅要具备良好的可打印性能，且打印完成后硬化性能至关重要，尤其是其抗压、抗折等力学强度。而3D打印混凝土构件的力学强度受多种因素的影响，如打印“油墨”的材料性能、喷头的打印路径、打印速度、打印喷头的尺寸及形状，打印层高层宽等；且3D打印混凝土构件缺少像钢筋等加强肋，使得构件强度在一定程度上降低，而3D打印喷头打印路径的不同对打印混凝土构件的各向异性有显著影响。

因此对于3D打印混凝土构件力学强度的各向异性研究至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少3D打印混凝土各向异性的设计和检测方法，旨在通过设计不同打印路径的方式来减少打印混凝土构件的各向异性。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种减少3D打印混凝土各向异性的设计方法，该方法包括：

（1）设定打印路径CAD建模；

（2）设定打印路径，所述的打印路径采用非平行打印路径，即打印完成的混凝土上下层为非平行状态，存在交叉角度α，0°<α≤ 90°；

（3）设定打印材料；

（4）设定具体的打印参数，包括打印速度、打印喷头的尺寸及形状，打印层高层宽；

（5）设定打印构件的尺寸参数；

所述的减少3D打印混凝土各向异性的设计方法，所述的打印路径CAD建模：是将打印喷头的行走轨迹设定为上下层之间存在交叉角度α，0°<α≤ 90°的行走轨迹，即第二层与第一层行走轨迹存在交叉角度α，也就是奇数层之间平行，偶数层之间平行，而奇数层与偶数层之间存在交叉角度α，如此交替往复打印混凝土层。

所述的减少3D打印混凝土各向异性的设计方法，所述的设定具体的打印参数，包括打印速度、打印喷头的尺寸及形状，打印层高层宽；其中打印速度控制在8-10 m/min，而对应的螺旋喂料旋转速度为10-30 r/min，喷头挤出速度为1-10L/min，打印喷头的尺寸为5-30mm，形状为圆形挤出头，对应的打印层高层宽分别为单层混凝土打印层高为4-30mm，打印的层宽为5-30mm，打印混凝土构件总的层高为80-200mm，总的层宽为100-600mm。

所述的减少3D打印混凝土各向异性的设计方法，所述的设定打印构件的尺寸参数：打印的混凝土构件尺寸应满足（300-600）×（300-600）×（100-200）mm³长方体构件。