[发明专利]纤维增强3D打印高性能轻质混凝土及其制备和使用方法

说明书

本发明涉及一种纤维增强3D打印高性能轻质混凝土及其制备和使用方法。该混凝土按重量份数计，混凝土的组成和含量分别为：快硬早强硫铝酸盐水泥3.5‑5.9份；粉煤灰0.57‑1.28份；硅灰0.23‑0.0.59份；石英砂2.8‑3.7份，所述石英砂的平均粒径为40目‑80目；水1.7‑2.1份；减水剂0.025‑0.035份；长度为7‑10mm的PVA纤维0.005‑0.007份；粘度为2万‑7万的羟丙基甲基纤维素0.02‑0.05份，发泡剂0.09‑0.2份。本发明将轻质混凝土和3D打印结合配制可3D打印高性能轻质混凝土，可打印性能高、强度高，容重小，有利于推动3D打印混凝土的实际工程应用。

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，具体是一种纤维增强3D打印高性能轻质混凝土及其制备和使用方法。

背景技术

3D打印使一种先进的数字化制造方式，近几年建筑级3D打印技术获得显著的发展，3D打印桥梁、3D打印房屋等实例常有报道，这些在很大程度上证实了将3D打印技术运用到土木建筑领域的可行性。3D打印混凝土技术也因其节约了人力，无模板化，提高了生产效率得到广泛的关注和推广。

然而，目前针对可3D打印的混凝土材料种类的报道尚少，而且3D打印混凝土材料的使用需要与3D打印机的工作参数相协调一致。混凝土拌合物的可打印性能(如流动性、挤出性、建造性、早期刚度等)与打印机的打印参数(如挤出速度、打印速度、打印高度、打印头设计尺寸等)相互制约也相辅相成。在合理优化设计混凝土材料的可打印性能与打印机的打印参数的前提下，方可保证打印过程的顺利完成。

轻质混凝土又名泡沫混凝土，是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型。突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化。如申请号为201810446941的中国专利公开一种憎水性聚苯乙烯发泡混凝土及其制备方法。但目前还没有将泡沫混凝土与3D打印技术相结合的材料。

发明内容

本发明的目的是，提供一种纤维增强3D打印高性能轻质混凝土及其制备和使用方法。该混凝土材料利用快硬早强硫铝酸盐水泥配制混凝土，可打印性能高、强度高，有利于推动3D打印混凝土的实际工程应用。该制备方法首先将发泡剂用水稀释，减少了发泡剂的使用效果，原材料分三次加入，这样保证了原材料的均匀拌合，拌合后性能好。最后得到能用在土木建筑工程中纤维增强3D打印高性能轻质混凝土。在使用方法限定的各项参数范围内打印所制备的混凝土，可保证打印过程的顺利以及3D打印混凝土的结构稳定性。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种纤维增强3D打印高性能轻质混凝土，按重量份数计，混凝土的组成和含量分别为：

快硬早强硫铝酸盐水泥3.5-5.9份；

粉煤灰0.57-1.28份；

硅灰0.23-0.0.59份；

石英砂2.8-3.7份，所述石英砂的平均粒径为40目-80目；

水1.7-2.1份；

减水剂0.025-0.035份；

长度为7-10mm的PVA纤维0.005-0.007份；

发泡剂0.09-0.2份；

粘度为2万-7万的羟丙基甲基纤维素0.02-0.05份。

一种上述的纤维增强3D打印高性能轻质混凝土的制备方法，该制备方法包括以下步骤：