[发明专利]一种固废基轻质保温混凝土3D打印材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种固废基轻质保温混凝土3D打印材料及制备方法，原料包括水泥、减水剂、缓凝剂、增塑剂、纤维、乳胶粉、聚苯乙烯颗粒、蛋白质发泡剂和水，减水剂为水泥质量的0.05～0.1％，缓凝剂为水泥质量的0～0.15％，蛋白质发泡剂为水泥质量的0.03％～0.12％，增塑剂为水泥质量的0.05～0.15％，纤维为水泥质量的0～1％，乳胶粉为水泥质量的0.5～2％，一部分水为水泥质量分数的23～25％，另一部分水与蛋白质发泡剂形成泡沫，聚苯乙烯颗粒为水泥体积的20～60％；水泥为固废基硫铝酸盐水泥。本发明提供的材料具有适宜的流动度和较高的抗形变能力，同时具有轻质保温的特性，从而能够进行3D打印。

技术领域

本发明属于混凝土建筑3D打印材料，涉及一种固废基轻质保温混凝土3D打印材料及制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

3D打印混凝土技术是将3D打印技术与商品混凝土领域的技术相结合而产生的新型应用技术，其主要原理是将混凝土构件利用计算机进行3D建模和分割生产三维信息，然后将配制好的混凝土拌合物通过挤出装置，按照设定好的程序，通过机械控制，由喷嘴挤出进行打印，最后得到混凝土构件。为满足3D打印混凝土建造的需求，混凝土建筑3D打印材料必须达到特定的要求。

目前混凝土建筑3D打印材料多为高强度承重材料，比重大且不具备保温功能，仅适用于打印建筑的承重外墙墙体，无法进行保温层和一些轻质非承重墙体的打印，且目前尚未有关于轻质保温混凝土3D打印材料的报道。保温泡沫混凝土材料是一种轻质保温材料，但是据发明人研究发现，目前保温泡沫混凝土材料的流动度过高且抗形变能力较差，因而不具备3D打印工艺要求的可建造性。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种固废基轻质保温混凝土3D打印材料及制备方法，该材料具有适宜的流动度，且具有较高的抗形变能力，同时具有轻质保温的特性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种固废基轻质保温混凝土3D打印材料，原料包括水泥、减水剂、缓凝剂、增塑剂、纤维、乳胶粉、聚苯乙烯颗粒、蛋白质发泡剂和水，其中，减水剂为水泥质量的0.05～0.1％，缓凝剂为水泥质量的0～0.15％，蛋白质发泡剂为水泥质量的0.03％～0.12％，增塑剂为水泥质量的0.05～0.15％，纤维为水泥质量的0～1％，乳胶粉为水泥质量的0.5～2％，一部分水为水泥质量的23～25％，另一部分水与蛋白质发泡剂形成泡沫，聚苯乙烯颗粒为水泥体积的20～60％；所述水泥为固废基硫铝酸盐水泥。

本发明是通过对保温泡沫混凝土材料的改进，使保温泡沫混凝土材料能够达到3D打印工艺要求。一般保温泡沫混凝土用于屋面施工，为了保证施工的顺利进行，其中并未添加骨料。基于此，本发明向保温泡沫混凝土中添加聚苯乙烯颗粒作为骨料，该骨料不仅能够降低保温泡沫混凝土的流动度，增加抗形变能力，而且能够增加保温泡沫混凝土的保温性能。然而，经过实验发现，虽然添加了聚苯乙烯颗粒作为骨料，但是其固化后的密度较高、保温性能也较差。研究发现，一般采用的发泡剂为化学发泡剂，其从浆体内部产生气体，从而在浆体中形成气泡，由于添加聚苯乙烯颗粒后浆料流动度下降，其粘度相对增加，导致化学发泡剂难以在浆体中形成气泡，且浆体会随时间膨胀无法保证气泡体积稳定，从而导致其固化后的材料密度较高、保温性能较差，不符合轻质保温的需求。

为此，本发明采用了蛋白质类发泡剂，蛋白质类发泡剂的发泡方式为外部发泡，通过向浆体中添加已经形成的泡沫，能够避免化学发泡剂难以发泡的问题。同时，本发明采用固废基硫铝酸盐水泥，相比普通硫铝酸盐水泥，固废基硫铝酸盐水泥形成的浆体能够更容易使泡沫加入，通过更好的保证加入泡沫的稳定性，从而使固化后的材料密度适中，具有较好的保温性能，从而实现轻质、保温及3D打印的需求。

另一方面，一种上述固废基轻质保温混凝土3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：