[发明专利]3D打印赵州桥用植物纤维增强地聚物及其制备方法

说明书

本发明为3D打印赵州桥用植物纤维增强地聚物及其制备方法，按重量份数计，地聚物的组成和含量分别为：粉煤灰0.95～1.35份；氢氧化钙粉末0.025～0.055份；植物纤维0.015～0.035份；矿渣0.03～0.09份；硅灰0.08‑0.13份；黏土0.05‑0.08份；石英砂1.2～1.4份；复合碱激发剂0.65～1.2份；钠基膨润土0.005～0.012份；粘度改性剂0.005‑0.009份；聚乙烯醇处理液0.02‑0.05份；偶联剂0.0035‑0.0065份；水0.05～0.15份。该地聚物利用植物纤维作为增韧材料，具有低造价、低密度，可再生，绿色环保的优点，有利于推动3D打印地聚物材料的实际工程应用。

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，具体来说是涉及一种3D打印赵州桥用植物纤维增强地聚物及其制备、使用方法。

背景技术

近年来，建筑级3D打印技术取得了显著进步，3D打印公共设施(花坛、凳子、公交站等)十分常见，3D打印房子、3D打印桥梁也有一些报道。同时，3D打印混凝土技术因其具有设计自由化、建造灵活性、施工速度快、人工成本低、自动化程度高、环境污染小等诸多优点也得到了快速发展。

目前针对可3D打印的地聚物材料种类的报道尚少，而且3D打印地聚物材料的使用需要与3D打印机的工作参数相协调一致。随着节约资源、保护环境的要求，植物纤维水泥复合材料因其具有低密度、低导热系数以及良好的隔音性能被广泛应用。植物秸秆作为一种农业废弃物往往被直接焚烧和还田，将植物秸秆用于建筑材料的研究还很少，只有一些将植物秸秆用于秸秆砖的报道，若将植物秸秆制成植物纤维，用于提高地聚物韧性，对节省我国钢纤维和合成纤维有很大吸引力。如申请号为200710144348.8的中国专利公开了一种高聚物改性植物纤维水泥材料的制备方法。但将植物纤维应用于地聚物材料，以提高地聚物的力学性能的研究还没有，可3D打印的植物纤维增强地聚物更是尚无报道。

发明内容

本发明的目的是，提供一种3D打印赵州桥用植物纤维增强地聚物及其制备、使用方法。该地聚物利用植物纤维作为增韧材料，具有低造价、低密度，可再生，绿色环保的优点，有利于推动3D打印地聚物材料的实际工程应用。该制备方法先对植物纤维进行聚乙烯醇溶液预处理，使植物纤维表面包覆一层塑料薄膜以减少吸水率，再使用偶联剂对植物纤维表面进行接枝处理，以增大粘结强度，有效地解决了植物纤维与地聚物粘结差，在碱性环境析出糖分影响聚合反应的问题。其次，通过加入粘度改性剂和优化拌和方式的手段，使得植物纤维在地聚物中具有良好的分散性。通过氢氧化钙、矿渣和钠基膨润土调控砂浆的流动性和建造性，提供一种3D打印赵州桥用植物纤维增强地聚物配方。

本发明的目的是通过以下技术方案进行实现：

一种3D打印赵州桥用植物纤维增强地聚物，按重量份数计，地聚物的组成和含量分别为：

粉煤灰0.95～1.35份；

氢氧化钙粉末0.025～0.055份；

植物纤维0.015～0.035份；

矿渣0.03～0.09份；

硅灰0.08-0.13份；

黏土0.05-0.08份；

石英砂1.2～1.4份；

复合碱激发剂0.65～1.2份；

钠基膨润土0.005～0.012份；

粘度改性剂0.005-0.009份；

聚乙烯醇溶液0.02-0.05份；

偶联剂0.0035-0.0065份；

水0.05～0.15份。