[发明专利]一种3D打印水泥基复合材料的性能测试方法

说明书

本发明涉及一种3D打印水泥基复合材料的性能测试方法，基于简易的测试设备，通过手动操作方式，模拟水泥基复合材料3D打印时的实际施工情况，获得水泥基复合材料的实际堆积性能和随时间变化的实际承载能力，以及不同成分配比的水泥基复合材料的性能对比，从而获得性能较佳的水泥基复合材料的实际配比；本发明结合测试设备，通过便捷的性能测试方法，快速获得水泥基复合材料的实际性能，简单便利，可操作性高，使用灵活性好，实用性强，并且可以直接对接工程实际的使用，极大地助力于工程应用。

技术领域

本发明涉及3D打印水泥材料技术领域，尤其是一种3D打印水泥基复合材料的性能测试方法。

背景技术

3D打印是一种通过电脑自动化控制层层叠加的建造技术。水泥基复合材料是应用最为广泛的建筑材料，将建筑材料技术与3D打印技术相结合而形成的新型快速、低污染建造技术对于推动建筑材料行业的现代化和数字化具有重大意义。

然而，3D打印建造工艺不同于建筑材料传统成型工艺，除了对水泥基材料的性能具有更高的要求外，对材料性能测试技术亦具有更高的要求和标准。现有技术中，针对3D打印水泥基材料的性能测试并没有标准的测试方法或衡量标准，且现有的一些测试方法较为传统和复杂，大部分并不适用于实际的工程应用和检测。

比如，专利CN110243724A中公开了一种用于3D打印砂浆挤出性能定量检测装置及方法，此发明装置包括伺服电机、电缸、压力传感器、活塞、底座、料筒、喷嘴以及标尺，在该发明方案中，检测设备通过控制挤出速度、挤出口径，实时测量砂浆产生的反馈压力，定量表征材料的挤出连续性，但该设备的制作和控制相当复杂，且成本较高，对于实际工程应用的意义不大，且不能测试挤出材料的堆积性和实时承载力。

现有技术中，3D打印水泥基材料的测试方法多是参考传统建筑材料性能的测试方法，暂无针对水泥3D打印材料性能的测试标准；然而3D打印建筑材料和传统建筑材料的建造工艺不同，其性能要求也不相同，因此测量标准并无法直接适用，导致现有对于3D打印材料性能的指标未能统一。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的3D打印水泥基复合材料的性能测试方法，从而能够通过便捷的性能测试方法，快速获得水泥基复合材料的实际性能，简单便利，可操作性高，可以直接对接工程实际的使用，极大地助力于工程应用。

本发明所采用的技术方案如下：

一种3D打印水泥基复合材料的性能测试方法，包括如下步骤：

第一步：通过水泥、沙子、纤维以及外加剂配制水泥基复合材料；

第二步：将用于装载水泥基复合材料的料筒及对应喷嘴清洗干净，并保持料筒内壁湿润形成水膜；

第三步：将喷嘴安装至料筒底部，将料筒装载至测试设备上，并通过测试设备的高度移载机构将喷嘴随料筒一起调整至预设高度；

第四步：用封盖将喷嘴堵住；

第五步：将第一步中的水泥基复合材料分次装入料筒中，并在每次装料后进行插捣，排出分装引起的气泡；

第六步：打开喷嘴处的封盖，准备打印；

第七步：向料筒中的水泥基复合材料施加向下的力，使其受力经喷嘴下落；同时，通过测试设备的水平移载机构将喷嘴随料筒一起水平移动；直至打印完一层，撤去施加在水泥基复合材料上的力，并通过封盖重新将喷嘴堵住；

第八步：通过测量工具测量第七步中实际打印层的高度；

第九步：通过测试设备的高度移载机构将喷嘴随料筒一起向上移动一个预设层高，重复第六步至第八步，在第一层打印层基础上叠加累积第二层，并测得实际高度；

第十步：重复第九步，直至达到预设打印层数，获得实际打印样品；