[发明专利]一种3D打印的装配式配筋混凝土构件及其制作方法

权利要求书

1.一种3D打印的装配式配筋混凝土构件，打印构件包括：3D打印的混凝土外壳、3D打印的混凝土构件内部结构、箍筋、纵向预留孔洞和纵筋；所述混凝土构件为柱、梁或剪力墙；所述3D打印的混凝土外壳按照构件形状绕构件轴线打印；所述3D打印的混凝土构件内部结构打印于3D打印的混凝土外壳内；所述箍筋每隔固定打印层数，以平行打印平面的方向同轴心直接放置在打印混凝土的外壳部分上；所述3D打印的混凝土构件内部结构上设有纵向预留孔洞；所述纵筋后期穿入预留孔洞中，并灌浆锚固；

所述3D打印混凝土外壳的打印圈数为n（n≥2），n根据打印条带宽度b、箍筋直径d和保护层厚度c要求确定，计算公式为n=(2c+d)/2b+1/2，n向上取整；所述箍筋通过人工或机械每隔固定打印层数m，以平行打印平面的方向同轴心直接放置在打印混凝土外壳的最内圈上，m根据箍筋设计间距s和打印条带厚度h确定，计算公式为m=s/h，m向下取整；

3D打印的混凝土构件内部结构在除预留孔洞和设计空腔之外的位置应当完全填满，填满方式由打印程序和纵向预留孔洞的布置方式共同决定，包括打印条带沿高度方向平行填满、沿宽度方向平行填满、沿对角线方向平行填满或“回”字形填满；所述设计空腔的断面形状为圆形、环形、矩形、拱形或不规则形状；

所述的纵向预留孔洞使用专门的3D打印建模软件控制打印程序在对混凝土构件内部结构进行打印时获得，纵向预留孔洞用于布置纵筋，即纵筋穿过所述纵向预留孔洞；所述纵筋在混凝土构件于施工现场完成吊装后穿入所述纵向预留孔洞；所述的纵向预留孔洞边长或直径大于纵筋直径至少2mm，但不应大于10mm；所述纵向预留孔洞穿入纵筋后再对预留孔洞进行灌浆。

2.根据权利要求1所述的3D打印的装配式配筋混凝土构件，其特征在于：所述混凝土构件的截面形状为实心或空心、规则或不规则形状，构件的截面形状和尺寸沿构件长度方向变化或不变化；所述3D打印的混凝土外壳和3D打印的混凝土构件内部结构，两者均由3D打印混凝土条带组成；所述的打印混凝土条带，条带宽度和厚度视3D打印机属性和构件要求而定。

3.根据权利要求1所述的3D打印的装配式配筋混凝土构件，其特征在于：所述的3D打印的装配式配筋混凝土构件，对于其中形状复杂或尺寸较大的构件，通过使用多种或多个上述3D打印构件在吊装现场进行组装获得；所述的多种或多个打印构件，其端面打印若干键齿或洞槽，通过钢筋、灌浆、键齿咬合或干连接方式连接。

4.根据权利要求1所述的3D打印的装配式配筋混凝土构件，其特征在于：所述的3D打印的混凝土外壳、3D打印的混凝土构件内部结构中的3D打印混凝土应满足混凝土3D打印的基本要求，为普通混凝土、高强混凝土、地聚物混凝土、再生骨料混凝土或其它任何适合的混凝土。

5.根据权利要求1所述的3D打印的装配式配筋混凝土构件，其特征在于：3D打印混凝土中还包括聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、钢纤维或者玄武岩纤维中的一种或几种，以减少干缩，提高打印混凝土性能。

6.根据权利要求1所述的3D打印的装配式配筋混凝土构件，其特征在于：所述的箍筋为普通箍筋或钢筋网片，纵筋为普通纵向钢筋或纤维增强筋。

7.权利要求1~6任一项所述3D打印的装配式配筋混凝土构件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：①计算机软件建模、切片并将模型数据传输到打印机；②拌制3D打印混凝土材料；③使用打印机打印混凝土外壳、混凝土构件内部结构，预留纵向孔洞，④每隔固定打印层数放置箍筋；⑤吊装至合适位置并穿入纵筋；⑥灌入灌浆料。