[发明专利]一种含有木质骨料的3D打印轻质材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种含有木质骨料的3D打印轻质材料及其应用，该材料的原料组成包括：胶凝基材60～100份、木质骨料5～20份、稳定剂5～15份、助剂0.3～1.0份、水30～45份。其中，所述木质骨料由木质内核以及包覆在其表面的包覆层组成，所述包覆层组分包括：水泥胶凝材料：纳米材料：微纳米材料：微米材料：二甲基丙烯酸丁二醇酯＝60～100重量份：5～15重量份：5～20重量份：0.1～0.4重量份：0.1～0.3重量份。该技术方案利用改性的废弃木质材料有效改善了3D打印材料的结构稳定性，使打印材料具有优异的3D打印所必需的连续性和粘结性能。

技术领域

本发明涉及3D打印建筑材料技术领域，具体涉及一种含有木质骨料的3D打印轻质材料及其应用。

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。

智能制造技术作为一种创新性的制备方法和技术手段可以极大的提高产品的生产效率，基于计算机来实现产品的信息化、数字化和智能化制造，已经成功应用在化学、特种设备、航天、高分子、自动化等领域。而3D打印技术作为新兴绿色的智能制造技术，已开始逐步应用于土木工程领域。与传统建制备技术相比，建筑材料3D打印技术不仅能够显著降低施工成本，节省材料，提高施工速度，同时还可以避免建筑粉尘和建筑垃圾的污染。

然而，建筑材料3D打印技术目前还存在以下问题：(1)3D打印浆体中的分散性、均匀性和稳定性较差，进而严重影响3D打印制品的性能。(2)3D打印浆体的可打印性能难以精确评价与调控，造成打印制品的成型质量和结构精度较差。(3)3D打印混凝土制品的层间界面和缺陷难以调控，造成耐久性能较差，难以进行实际应用。

发明内容

针对上述的问题，本发明提供一种含有木质骨料的3D打印轻质材料及其制备方法与应用，该技术方案利用改性的废弃木质材料有效改善了3D打印材料的结构稳定性，使打印材料具有优异的3D打印所必需的连续性和粘结性能。为实现上述目的，本发明的技术方案如下所示。

在本发明的第一方面，公开一种含有木质骨料的3D打印轻质材料，以重量份计，该材料的原料组成包括：

其中，所述木质骨料由木质内核以及包覆在其表面的包覆层组成，所述包覆层组分包括：水泥胶凝材料：纳米材料：微纳米材料：微米材料：二甲基丙烯酸丁二醇酯＝60～100重量份：0.1～0.4重量份：5～20重量份：5～15重量份：0.1～0.3重量份。

进一步地，所述水泥胶凝材料包括：硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥等中的任意一种。

进一步地，所述纳米材料包括纳米蒙脱土、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙中的至少一种。

进一步地，所述微纳米材料包括硅灰和粉煤灰，其质量比例为1：1～2，且该微纳米材料的粒径范围为0.1～10μm。

进一步地，所述微米材料包括矿粉和粉煤灰，其质量比例为1～3：1，且该微米材料的粒径范围为10～100μm。

在本发明中，通过在所述木质内核表面包覆含有所述微纳米材料的包覆层，可以有效改善包裹浆体的粘结性能和流变性能，使浆体更易于包覆在木质内核表面。同时，通过还能够改善木质骨料与所述胶凝基材之间相容性与匹配性，将水泥基材料与木质骨料的接触面转变为水泥基材料之间的接触，消除混凝土界面过渡区。

进一步地，所述木质骨料的制备方法包括如下步骤：

(1)将木质材料破碎成粒，制得木质内核，备用。