[发明专利]一种抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，按照重量百分比计，该混凝土材料包含以下组分且各组分含量为：水泥28～45％；矿物掺合料5～15％；纤维0.08～2.8％；细集料15～40％；粗集料20～40％；超塑化剂0.8～1.5％；触变剂0.15～1.0％；温控减缩剂1.5～3.5％。本发明在混凝土的配方中加入粗集料碎石，能够有效提高3D打印混凝土材料的抗开裂性能。本发明的原料来源丰富，生产成本低。

技术领域

本发明属于新型建筑材料技术领域，具体而言，涉及一种抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料及制备方法。

背景技术

近年来，3D打印技术作为一种发展迅速的增材制造技术，在各行业中发展迅猛。涉及汽车制造、航空航天零部件、骨骼、食品、鞋子、房屋、桥梁等。

3D打印是由1860年多照相机实体雕塑技术和1892年的地貌成形技术衍生而来。20世纪末，多种实用的3D打印技术和3D打印设备相继发明并得以快速发展。预计到2022年全球将支出227亿美元用于3D打印技术。

在工程建设领域中，3D打印技术具有全自动化、造型自由度大、少人工免模板等诸多优势。随着全球3D打印技术的发展和3D打印设备升级换代，越来越多3D打印实体工程得到应用。在建设单层及多层建筑、人行桥梁、个性化雕塑、3D打印仿生部品已得到用。3D打印技术在工程中进一步发展，取决于打印精度、速度、稳定性以及安全性的提升。首先，3D打印机要有精准的控制和合理的机械构造，以满足尺寸、精度、稳定性的要求。其次，程序要能合理确定喷头路径和内部填充方式，从而使得构件的宏观力学性能满足涉及要求，同时可以优化构造、充分利用材料。最重要的是，材料需要适用于3D打印成型的过程，具有合适的“时间窗口”(存在某一合适的时间段，在该时间段内材料具有流动性和力学性能，以确保打印过程不堵管、可打印、具备可建造性)。

目前一般3D打印生产使用的基本上都是砂浆，不含有粗集料。3D打印砂浆强度有限，容易出现收缩开裂，而且成本搞，不能满足现代建筑工程应用的发展需要。即使含有粗集料，由于3D打印混凝土材料必须要考虑可打印性、可建造性以及打印工艺的严格要求，含粗集料的3D打印混凝土构件依然会大概率的出现不同程度的开裂。3D打印工程应用，要有个性化，对于非曲线复杂造型的构筑体，对外观和性能要求更高，不能有过多的裂缝。未来3D打印混凝土必将向高抗裂方向发展，因此开发抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料将具有重要理论意义和应用价值。

目前已有含粗骨料的3D打印混凝土技术公开，其中粗骨料主要指石子。此类混凝土集料选择范围窄且无防开裂抑制收缩组分。有鉴于上述现有的3D打印混凝土中存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料及制备方法，能够改进一般现有的3D打印混凝土，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的3D打印混凝土中存在的缺陷，提供一种新的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料及制备方法。本发明能够有效提高3D打印混凝土材料的抗开裂性能，并且降低生产成本，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供了一种抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，按照重量百分比计，该混凝土材料包含以下组分且各组分含量为：

前述的抗开裂含粗集料3D打印混凝土材料，其特征在于，所述水泥的型号为普通硅酸水泥PO42.5或PO 52.5。