[发明专利]记忆合金纤维增强3D打印混凝土层间性能的方法及装置

说明书

本发明提供了一种记忆合金纤维增强3D打印混凝土层间性能的方法及装置，包括：S1取记忆合金纤维，并进行预拉伸；S2采用3D打印机打印混凝土结构；S3在混凝土挤出后并且完全硬化前，将预拉伸后的的记忆合金纤维以一定角度喷射入混凝土并贯穿层间界面；S4重复步骤S2‑S3，直至整个混凝土结构打印完成，最后对整个混凝土结构中的记忆合金纤维加热至预定温度，加热结束后自然冷却至室温。本方法解决了3D打印混凝土层间薄弱问题，在不影响混凝土3D打印的同时提高了打印混凝土结构的层间性能，可显著提升3D打印混凝土结构的力学性能。

技术领域

本发明涉及土木建筑技术领域，尤其涉及一种记忆合金纤维增强3D打印混凝土层间性能的方法及装置。

背景技术

由于3D打印混凝土具有成本低、污染少、可设计性强、建造速度快等优点，其在建筑领域具有较大的应用潜力，因而受到了国内外研究人员的极大关注。目前，国内外已经涌现出了多种3D打印混凝土方法，3D打印混凝土结构正逐渐进入人类的生活中。

然而，由于3D打印的技术特点，3D打印混凝土结构目前面临的主要瓶颈问题在于相邻打印混凝土层之间的粘结性能较差，加之在打印混凝土的同时难以打印钢筋，导致3D打印混凝土结构容易发生层间破坏，这严重阻碍了3D打印混凝土在实际工程中的应用。

因此，对于3D打印混凝土结构，亟需提高相邻混凝土打印层之间的力学性能。

发明内容

本发明提供了一种记忆合金纤维增强3D打印混凝土层间性能的方法及装置，通过利用记忆合金纤维对层间界面施加预压应力以改善界面力学性能，从而有效解决3D打印混凝土层间力学性能薄弱问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种记忆合金纤维增强3D打印混凝土层间性能的方法，包括如下步骤：

S1取记忆合金纤维，进行预拉伸并使之产生残余变形；

S2采用3D打印机打印混凝土结构；

S3在混凝土挤出后并且完全硬化前，将拉伸后的记忆合金纤维以一定角度喷射入混凝土并贯穿两个相邻打印层；

S4重复步骤S2-S3，直至整个混凝土结构打印完成，对整个混凝土结构中的记忆合金纤维加热至预定温度，然后自然冷却至室温。

优选地，S1步骤中的预拉伸应变为2％-6％。

优选地，S3步骤中，喷射出的记忆合金纤维至少贯穿一个3D打印混凝土层间界面。

优选地，S4步骤中，采用电磁加热装置或水浴加热或空气加热方式对整个混凝土结构中的记忆合金纤维进行加热。

优选地，记忆合金纤维直径为0.1mm～2.0mm，记忆合金纤维为直线型或椭圆形或圆形。

优选地，S3步骤中将拉伸后的记忆合金纤维以与混凝土打印面90°的角度进行喷射。

优选地，记忆合金纤维由镍钛记忆合金或其他具有形状记忆功能的金属合金制成。

优选地，预定温度大于或等于记忆合金纤维原材料的奥氏体相变开始温度。

优选地，预定温度高于奥氏体相变结束温度。

本发明还提供了一种记忆合金纤维增强3D打印混凝土层间性能的装置，包括：纤维喷头、混凝土3D打印机和加热装置；

所述3D打印机用于打印混凝土结构；

所述的纤维喷头用于在混凝土挤出后并且完全硬化前，将拉伸后的记忆合金纤维以一定角度喷射入混凝土并贯穿两个相邻打印层；

当整个混凝土结构打印完成，所述加热装置用于对整个混凝土结构中的记忆合金纤维加热至预定温度，然后自然冷却至室温。