[发明专利]一种耐水3D打印石膏砂浆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐水3D打印石膏砂浆及其制备方法，属于3D打印材料的技术领域。按重量份计，耐水3D打印石膏砂浆包括α脱硫高强石膏60‑95份、偏高岭土5‑25份、生石灰1‑10份、纳米碳酸钙0.1‑2份、石英砂100‑180份、减水剂0.5‑2份、缓凝剂0.1‑1份、增稠剂0.1‑1份、可再分散乳胶粉0.1‑3份、消泡剂0.05‑0.5份、憎水剂0.1‑1份、水25‑35份。耐水3D打印石膏砂浆的制备方法包括：a，按重量份数，将减水剂、消泡剂、憎水剂、缓凝剂和水混合均匀，得到混合液A；b，按重量份数，将剩余组分混合均匀，得混合物B；c，将混合液A和混合物B混合均匀，得耐水3D打印石膏砂浆。本发明的耐水3D打印石膏砂浆可挤出性良好，软化系数达0.9以上，凝结时间在15‑38min，1d抗压强度达12.7‑27.8MPa，28d抗压强度达31.4‑51.5MPa。

技术领域

本发明涉及3D打印材料的技术领域，特别涉及一种耐水3D打印石膏砂浆及其制备方法。

背景技术

近年来，3D打印技术的迅速兴起，在制造及其他相关领域引起高度关注，被誉为“第三次工业技术革命”的核心技术。材料既是3D打印技术的基础，又是制约3D打印技术发展的瓶颈，因为3D打印技术对材料的工作、力学、安全性能以及制造成本的苛刻要求。

应用于3D打印技术的材料种类繁多，材料的多元化发展也成为了其主要优势。目前应用于3D打印技术的材料多为工程性塑料、光敏树脂、橡胶类、金属、陶瓷、石膏等，其中石膏作为一种取材广泛、价廉易得且安全无害的材料有着广阔的发展前景。但是，石膏制品强度低、吸水率高、耐水性差，需要对其性能进行改善。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的一在于：提供一种耐水3D打印石膏砂浆，可泵性良好，凝结时间在15-38min，1d抗压强度达到12.7-27.8MPa，28d抗压强度达到31.4-51.5MPa。

本发明的上述第一个目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种耐水3D打印石膏砂浆，按重量份计，包括有以下组分：α脱硫高强石膏60-95份、偏高岭土5-25份、生石灰1-10份、纳米碳酸钙0.1-2份、石英砂100-180份、减水剂0.5-2份、缓凝剂0.1-1份、增稠剂0.1-1份、可再分散乳胶粉0.1-3份、消泡剂0.05-0.5份、憎水剂0.1-1份、水25-35份。

通过采用上述方案，实验数据证明，本发明的耐水3D打印石膏砂浆的可泵性良好，凝结时间在15-38min，1d抗压强度达到12.7-27.8MPa，28d抗压强度达到31.4-51.5MPa，具有良好的综合性能。

本发明进一步设置为：所述减水剂、缓凝剂和增稠剂的重量份比为1:0.1-0.3:0.1-0.5。

通过采用上述方案，减水剂能够降低需水量，在提高强度的同时使石膏砂浆具有良好的流动性；缓凝剂能够延缓石膏凝结硬化过程，为打印过程提供足够的操作时间；增稠剂能提高砂浆的保水性、增大砂浆稠度，保证材料可堆积成型，使得材料能够形成自支持。针对本申请的石膏砂浆，实验发现，当减水剂、缓凝剂和增稠剂的重量份比为1:0.15-0.3:0.1-0.5时，能够优化石膏砂浆的可挤出性。

本发明进一步设置为：所述α脱硫高强石膏、偏高岭土、生石灰、纳米碳酸钙的重量份比为1:0.14-0.24:0.04-0.08:0.01-0.013。

通过采用上述方案，偏高岭土能够与生石灰和α脱硫高强石膏反应生成更多水化硅酸钙凝胶和钙矾石，纳米碳酸钙作为晶核可加快水化产物生成，使各种水化产物相互搭接，形成以纳米碳酸钙为中心的空间网络结构，使混凝土的内部结构更加均匀致密，由此提高石膏砂浆的强度。

本发明进一步设置为：所述憎水剂和消泡剂的重量份比为1:0.2-0.5。