[发明专利]一种可用于3D打印的轻质高延性水泥基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种可用于3D打印的轻质高延性水泥基复合材料，其特征在于，按照重量份计，由以下各组分组成：水泥300-400份、粉煤灰200-300份、稻壳灰100-200份、轻砂200-250份、玻璃微珠100-200份、高效减水剂15-18份、合成纤维10-20份、水170-180份，所述稻壳灰的真密度为2050kg/m³，堆积密度为390kg/m³，比表面为72000m²/kg，粒径为10-50μm，所述轻砂的堆积密度为300-400kg/m³，粒径为0.08-0.135mm，比表面积为2300m²/kg，所述玻璃微珠为多孔的硼硅酸类球体，比表面积为120m²/kg，堆积密度为240kg/m³，表观密度为400kg/m³，粒径范围为100-250μm；

所述轻砂的制备方法包括以下步骤：步骤一、采用颚式粉碎机对煤渣、白云石和珍珠岩进行粉碎处理，粉碎物倒入球磨机中球磨4-5h后将所得粉体过350目筛，其中煤渣、白云石和珍珠岩的质量比为10:1:2；

步骤二、将步骤一所得粉体加入到造粒机中进行搅拌，搅拌速度为150r/min，在搅拌过程中向粉体喷洒占粉体质量3％的水雾，在颗粒的粒径介于80目到120目之间停止搅拌，得到半成品颗粒；

步骤三、将步骤二得到的半成品颗粒转入烘干窑中，保持温度为105±5℃烘2h,冷却至室温后筛除小于80目的颗粒，得到半成品轻砂；

步骤四、将步骤三得到的半成品轻砂转入回转窑中进行煅烧，回转窑的转速为250r/min，并以10℃/min的速度升温至980℃，保持1-1.5h，然后再升温至1100℃，保持2h；

步骤五、将煅烧后的半成品轻砂采用自然冷却的方式进行降温处理，冷却至室温后得到成品轻砂。

2.如权利要求1所述的一种可用于3D打印的轻质高延性水泥基复合材料，其特征在于，按照重量份计，由以下各组分组成：水泥300份、粉煤灰200份、稻壳灰200份、轻砂200份、玻璃微珠200份、高效减水剂15份、合成纤维10份、水180份。

3.如权利要求1所述的一种可用于3D打印的轻质高延性水泥基复合材料，其特征在于，按照重量份计，由以下各组分组成：水泥400份、粉煤灰200份、稻壳灰100份、轻砂200份、玻璃微珠200份、高效减水剂18份、合成纤维20份、水180份。

4.如权利要求1所述的一种可用于3D打印的轻质高延性水泥基复合材料，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，28d抗压强度≥52.5MPa，真密度为3050kg/m³，堆积密度为1240kg/m³，比表面积为432m²/kg。

5.如权利要求1所述的一种可用于3D打印的轻质高延性水泥基复合材料，其特征在于，所述粉煤灰为二级粉煤灰，活性指数大于70％，真密度为2523kg/m³，堆积密度为790kg/m³，粒径范围为10-50μm。

6.如权利要求1所述的一种可用于3D打印的轻质高延性水泥基复合材料，其特征在于，所述高效减水剂为PCA型聚羧酸减水剂，其减水率＞30％，密度为1050～1110kg/m³。

7.如权利要求1所述的一种可用于3D打印的轻质高延性水泥基复合材料，其特征在于，所述合成纤维为高密度聚乙烯纤维，长度和直径分别为18mm和0.022mm，密度为970kg/m³，抗拉强度达到3360MPa，弹性模量高达115GPa。

8.一种可用于3D打印的轻质高延性水泥基复合材料的制备方法，用于制备权利要求1所述的水泥基复合材料，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将300-400份的水泥，200-300份的粉煤灰，100-200份的稻壳灰，200-250份的轻砂，100-200份的玻璃微珠混合搅拌均匀，得到干料A；

步骤二、将15-18份的高效减水剂倒入170-180份的水中搅拌均匀，加入到干料A中混合搅拌均匀，得到浆料B；

步骤三、将10-20份的合成纤维分散撒入浆料B内，搅拌均匀得到可用于3D打印的轻质高延性水泥基复合材料。