[发明专利]一种3D打印氧化石墨烯增强水泥基材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于3D打印的氧化石墨烯增强水泥基材料及其制备方法。该材料按重量份数计，材料的组成和含量分别为：氧化石墨烯分散液3份，普通硅酸盐水泥100份，砂100份，水27份，调凝剂5份，减水剂0.2份，增稠剂0.1份，消泡剂0.1份。本发明的3D打印氧化石墨烯增强水泥基材料内部微观缺陷减少，打印成型后的完整度和稳定性良好，具有良好的可打印性，有利于推动3D打印建造技术的发展。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种3D打印氧化石墨烯增强水泥基材料及其制备方法。

背景技术

3D打印是一种基于三维数字模型的快速成型制造技术。自1997年，3D打印技术首次应用于建筑构件的制造。近年，在荷兰、阿拉伯联合酋长国以及我国上海、北京等地，出现了一批示范性3D打印混凝土建筑，形成了一定的产业化生产。相比传统建筑技术，3D打印混凝土技术具有建造灵活、施工速度快、人工成本低、自动化程度高、环境污染小等优点，被认为是影响未来建筑行业转型升级的关键建造技术。

在3D打印过程中，通常无法利用模板，水泥基材料从打印喷嘴挤出之后，以堆积叠加的方式形成建筑构件，因此3D打印水泥基材料应具备以下性能：(1)具有良好的可挤出性，即打印材料在压力作用下能够均匀的挤出打印喷嘴(打印速度一般为6m/min)；(2)具有良好的可建造性，即材料打印成型后需具有一定的稳定性，能够满足后续打印堆积叠加的要求；(3)具有合适的凝结时间，即根据施工具体要求能够调节材料的凝结时间；(4)具有良好的力学性能，即材料均匀、内部缺陷少以满足强度要求。传统水泥基材料已无法直接作为3D打印建筑材料。

因此，针对传统水泥基材料，有必要添加合适的外加剂，以满足3D打印材料的性能要求，且通过添加氧化石墨烯分散液，可以填充水泥基材料内部微观缺陷，减小孔隙率，改善材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有3D打印水泥基材料存在内部缺陷较多的问题，提供一种3D打印氧化石墨烯增强水泥基材料及其制备方法。以普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，采用少量硫铝酸盐水泥调节其凝结时间，掺入适量聚羧酸减水剂和羟丙基甲基纤维素醚调节流变性，加入消泡剂减少气泡产生以提高材料密实度，掺入氧化石墨烯分散液以改善材料内部微观结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种3D打印氧化石墨烯增强水泥基材料，按重量份数计，水泥基材料的组成和含量分别为：

普通硅酸盐水泥100份；

调凝剂5份；

砂100份；

减水剂0.2份；

增稠剂0.1份；

消泡剂0.1份；

水30份；

氧化石墨烯分散液3份

其中：

所述的普通硅酸盐水泥的型号为P.O.42.5R。

所述的调凝剂为快硬硫铝酸盐水泥，型号为R.SAC.42.5。

所述的砂为中国ISO标准砂，最大粒径为2mm。

所述的减水剂为一种粉末状减水保坍型聚羧酸减水剂，减水率大于30％。

所述的增稠剂为20万粘度的羟丙基甲基纤维素。

所述的消泡剂为一种水泥砂浆专用的粉状消泡剂，主要成分为由硅聚醚、羟基硅油、白炭黑，PH值为7-8。