[发明专利]一种含SiO2气凝胶的3D打印保温混凝土及其制备方法

权利要求书

1.一种含SiO₂气凝胶的3D打印保温混凝土，其特征在于，该混凝土按重量份计包括如下组分：15份水泥、1份硅灰、13.64份石英砂、2.64份河沙、0.29份SiO₂气凝胶、0.01份减水剂、6.68份水和0.01份亲水性表面活性剂；

亲水性表面活性剂为炔二醇改性表面活性剂和乙氧基乙炔基表面活性剂；亲水性表面活性剂的浓度为0.1～1.5%；亲水性表面活性剂的粘度为200～290mPa•s；

硅灰的平均粒径为0.1～50μm，密度为650～800kg/m³，比表面积为24～30m²/g；

石英砂粒度5～500目，其SiO₂含量为90～99.8%；河沙粒度4～100目；

SiO₂气凝胶的粒径0.1～2.0mm，常温下导热系数为0.01～0.015W/m•K；

含SiO₂气凝胶的3D打印保温混凝土的制备方法，包括以下步骤：

（1）按比例称取水泥、硅灰、石英砂、河沙、SiO₂气凝胶、减水剂、亲水性表面活性剂与水；

（2）将水泥、硅灰、石英砂和河沙混合，搅拌直至混合均匀，得到干料混合物；

将四分之一水加入SiO₂气凝胶中，搅拌至均一状态，得到气凝胶水溶液；

将减水剂与四分之一水混合，搅拌均匀得到减水剂溶液；

（3）将二分之一水与干料混合物混合，搅拌直至混合均匀，得到水泥砂浆；

将亲水性表面活性剂与气凝胶水溶液混合，搅拌改性，得到改性后气凝胶水溶液；

（4）将改性后气凝胶水溶液与水泥砂浆混合，搅拌直至混合均匀；再加入减水剂溶液搅拌直至混合均匀，得到含SiO₂气凝胶的3D打印保温混凝土。

2.根据权利要求1所述的含SiO₂气凝胶的3D打印保温混凝土，其特征在于，所述水泥为强度不低于42.5等级的普通硅酸盐水泥；水泥中Na₂O、MgO、A1₂O₃、SiO₂、P₂O₅、K₂O和CaO的含量分别为1.0%、8.2%、11.1%、24.9%、0.1%、0.6%和47.0%。

3.根据权利要求1所述的含SiO₂气凝胶的3D打印保温混凝土，其特征在于，减水剂为磺化三聚氰胺减水剂或聚羧酸减水剂；磺化三聚氰胺减水剂的减水率为15～36%，聚羧酸减水剂的减水率30～50%。

4.一种权利要求1-3任一所述含SiO₂气凝胶的3D打印保温混凝土的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）按比例称取水泥、硅灰、石英砂、河沙、SiO₂气凝胶、减水剂、亲水性表面活性剂与水；

（2）将水泥、硅灰、石英砂和河沙混合，搅拌直至混合均匀，得到干料混合物；

将四分之一水加入SiO₂气凝胶中，搅拌至均一状态，得到气凝胶水溶液；

将减水剂与四分之一水混合，搅拌均匀得到减水剂溶液；

（3）将二分之一水与干料混合物混合，搅拌直至混合均匀，得到水泥砂浆；

将亲水性表面活性剂与气凝胶水溶液混合，搅拌改性，得到改性后气凝胶水溶液；

（4）将改性后气凝胶水溶液与水泥砂浆混合，搅拌直至混合均匀；再加入减水剂溶液搅拌直至混合均匀，得到含SiO₂气凝胶的3D打印保温混凝土。

5.一种权利要求1-3任一所述含SiO₂气凝胶的3D打印保温混凝土的应用，其特征在于，将所述含SiO₂气凝胶的3D打印保温混凝土机械输送至3D打印机料筒内，进行3D打印，得到打印试件；再将打印试件用塑料膜盖住，常温养护24h；然后放入标准养护室内，养护3～28天，得到3D打印成品；

打印机喷头直径为10～30mm，打印速度为1100～1800mm/min；打印速度中，XY轴移动速度为3500～5200mm/min；Z轴移动速度为500～1400mm/min；

标准养护室条件为20～25℃，相对湿度90～95%。