[发明专利]一种可3D打印的高强再生混凝土及其制备方法

权利要求书

1.一种可3D打印的高强再生混凝土，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：

水泥：730-1210份；

粉煤灰：75-235份；

硅灰：55-220份；

细砂：777-1356份；

粗砂：354-661份；

钢纤维：10-19份；

减水剂：11.1-23.7份；

纳米黏土：7.1-15.3份；

纤维素：0.9-4.2份；

水：187-432份。

2.根据权利要求1所述的一种可3D打印的高强再生混凝土，其特征在于，所述水泥为P.I62.5级硅酸盐水泥；所述粉煤灰为I级低钙粉煤灰；所述硅灰符合CAN/CSA A3000标准规定。

3.根据权利要求1所述的一种可3D打印的高强再生混凝土，其特征在于，所述细砂包括天然砂和再生砂；

优选的，所述天然砂由质地坚硬的河砂和集配良好的优质石英砂组成；所述河砂细度模数小于2.2；所述石英砂的SiO₂含量大于96％，级配良好，最大粒径600微米；

优选的，所述再生砂为将废旧的混凝土破碎得到的粒径为0.6mm-2.1mm的颗粒，属于GB/T 25176-2010规定的Ⅰ类混凝土和砂浆用再生细骨料，其颗粒级配为1级配区，坚固性指标小于5.0％，压碎指标小于15％；

优选的，所述细砂粒形良好，杂质含量小于0.1％。

4.根据权利要求1所述的一种可3D打印的高强再生混凝土，其特征在于，所述粗砂包括天然粗砂和再生粗砂；

优选的，所述天然粗砂由坚硬致密的玄武岩磨碎得到，所述玄武岩体积密度为3.1-3.3g/cm³，压缩强度可达300MPa，所得天然粗砂级配良好，粒径范围2.1mm-4.3mm；

优选的，所述再生粗砂为将废旧的混凝土破碎得到的粒径为2.1mm-4.3mm的颗粒；

优选的，所述粗砂粒形良好，杂质含量小于0.1％。

5.根据权利要求1所述的一种可3D打印的高强再生混凝土，其特征在于，所述钢纤维为镀铜平直钢纤维，直径为0.19mm-0.23mm，长度为6mm-18mm，抗拉强度为2500MPa-3000MPa。

6.根据权利要求1所述的一种可3D打印的高强再生混凝土，其特征在于，包括以下条件中任意一项或多项：

1)所述减水剂为聚羧酸减水剂；

2)所述纳米黏土为混凝土用纳米提纯凹凸棒黏土粉；

3)所述纤维素为羧丙基甲基纤维素或木质纤维素。

4)所述水为自来水。

7.根据权利要求3、4、6所述的一种可3D打印的高强再生混凝土，其特征在于，所述制备再生细砂和再生粗砂的废弃混凝土来源单一，都来自于原始设计强度C60、使用年限30年的同一批次混凝土，且由同一废弃混凝土破碎厂的同一型号破碎机制备得到；所述配合设计中的用水量不考虑再生细砂和再生粗砂饱和面干状态的吸水率。

8.根据权利要求2-5所述的一种可3D打印的高强再生混凝土，其特征在于，所述河砂、石英砂、再生细砂、天然粗砂、再生粗砂的组合方式，是基于Sedran和De Larrard方程计算多元组合堆积密度后，得到最佳堆积密度的组合方式。

9.根据权利要求6所述的一种可3D打印的高强再生混凝土，其特征在于，所述减水剂、纳米黏土和纤维素用于调节该高强再生混凝土的工作性能，使其流动度控制在160-220mm之间，塑性屈服强度控制在1.5-2.5kPa之间；所述调节后的混合材料易于泵送和挤出，且打印连续、打印尺寸均匀、打印形状稳定、打印窗口时间为30-90min，可连续打印堆叠30层无明显变形，符合3D打印所要求的可泵性、可挤出性和可建造性的要求。

10.一种可3D打印的高强再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将水泥、硅灰、粉煤灰、细砂、粗砂、钢纤维、纳米黏土、纤维素按比例混合并搅拌至均匀得到混合物一；步骤二，将减水剂与水按比例混合均匀并分三次加入混合物一中搅拌至均匀，即得到一种可3D打印的高强再生混凝土拌合料；

优选的，所述步骤一和步骤二中的搅拌条件为：搅拌速度为650-1200rpm，搅拌时间为3-10min。