[发明专利]一种可3D打印风积沙抗冻混凝土及其制备方法和使用方法

说明书

本发明提供了一种可3D打印风积沙抗冻混凝土及其制备方法和使用方法，属于混凝土技术领域。本发明提供的可3D打印的风积沙抗冻混凝土，按重量份数计，包括以下制备原料：不低于42.5等级的硅酸盐水泥166～186份；硅灰3～13份；粉煤灰6～16份；风积沙330～350份；减水剂1～5份；纤维素醚0.1～1.5份；淀粉醚0.05～0.5份；消泡剂0.1～1.5份；聚丙烯纤维0.2～4份；水60～75份；所述风积沙为经过碱处理的风积沙。本发明提供的风积沙抗冻混凝土不仅可以实现3D打印，而且力学性能和耐久性能优越，对沙漠地区天然沙紧缺、风积沙资源丰富的状况也做到了因地制宜，就地取材。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种可3D打印风积沙抗冻混凝土及其制备方法和使用方法。

背景技术

近年来，混凝土3D打印（3DCP）作为一种新型智能增材建造技术，受到了全世界的广泛关注，并在景观小品、基础设施以及建筑结构的建造上取得了众多成果，成为了实现建造智能化、自动化的有效途径。与传统的施工工艺相比，3DCP具有无模化、耗材少、设计自由度高、建造工期短、劳动力需求低等优势，在偏远地区的工程建设中有着巨大的应用前景。特别是在沙漠地区，一直以来，该地区的基础设施建设往往因恶劣的施工环境、较高的劳动力需求而备受制约，3DCP的快速发展则可以极大限度地减少人工需求，提高可持续性，降低建造成本，有效打破传统建造方式在施工过程中所面临的困境。除此之外，对于沙漠地区，由于河沙资源分布失衡，细骨料短缺，该局限性直接导致了较高的材料运输成本。

沙漠地区拥有丰富的风积沙资源，且具有湿陷性大的特细沙。风积沙是由自然风吹选堆积而成，其颗粒较小且分布集中，粒径在0.074~0.25mm之间。研究表明，风积沙能加速水泥的水化反应，且其具有一定的火山灰活性，能够提高水泥浆体的抗压强度，特别是长期抗压强度。

然而，采用风积沙制备的混凝土进行3D打印，3D打印过程中逐层叠加的成型方式，降低了混凝土基体的整体性，难以避免地引入一定量的弱粘结面及堆叠空隙，造成了材料的细观非均质性与各向异性，将会削弱打印材料的力学性能和耐久性，特别是抗冻融性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可3D打印风积沙抗冻混凝土及其制备方法和使用方法，本发明提供的风积沙抗冻混凝土不仅可以实现3D打印，而且力学性能和耐久性能优越。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种可3D打印的风积沙抗冻混凝土，按重量份数计，包括以下制备原料：

不低于42.5等级的硅酸盐水泥166~186份；

硅灰3~13份；

粉煤灰6~16份；

风积沙330~350份；

减水剂1~5份；

纤维素醚0.1~1.5份；

淀粉醚0.05~0.5份；

消泡剂0.1~1.5份；

聚丙烯纤维0.2~4份；

水60~75份；

所述风积沙为经过碱处理的风积沙。

优选的，所述碱处理包括以下步骤：将风积沙浸泡于氢氧化钠溶液中，采用冷凝回流法煮沸；所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5~2mol/L；所述煮沸的时间为1~3小时。

优选的，所述风积沙的粒径为50~200μm，细度模数为0.7，表观密度为2630kg/m³，堆积密度为1400kg/m³。

优选的，所述硅灰的粒径为0.2μm~35μm；所述粉煤灰的粒径为0.3μm~650μm。