[发明专利]一种用于建筑3D打印材料用超细复合粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于建筑3D打印材料用超细复合粉，所述的超细复合粉包括矿渣和钢渣或包括矿渣和矿热炉渣，经粉碎混合制备得到；将所述的超细复合粉与硅酸盐水泥、骨料(固废基)、减水剂、增稠剂和水混合后制备得到的材料可用于建筑领域的3D打印。本发明的超细复合粉将工矿企业的难以处理的废渣有效利用，提高了所述3D打印材料的强度，缩短了凝结时间，与现有技术相比具有显著的经济价值和社会效益。

【技术领域】

本发明属于建筑3D打印技术材料领域，具体涉及一种用于3D打印材料的超细复合粉、制备方法及其应用。

【背景技术】

建筑3D打印技术本质上属于一种增材制造工艺，工程设计人员将数字化设计模型输入专业化建筑打印机中，转化为打印指令，机器就会按照设计要求，将特殊胶凝材料一层层叠加成特定形状的建筑部件。3D打印建筑在施工效率提升、非线性复杂建筑造型和绿色建筑可持续发展等方面具有明显优势，其实是用一种特殊的胶凝材料，根据电脑设计图纸和方案，在施工现场利用数控喷嘴挤压材料逐层叠加成型。建筑3D打印材料是经过特殊的工艺手段制备形成的一种胶凝材料，其在流动性、挤出性、凝结时间、早期强度、各向异性强度、耐久性等方面均区别与传统的混凝土材料。利用3D打印技术，可充分依托建筑行业当今工业化发展趋势，为高效、经济化自动化施工提供一种创新和前沿的技术方案，同时结合各类固废综合利用的背景，推动建筑和工矿行业绿色低碳发展。。

随着近年来建筑3D打印技术的发展完善，特别是3D打印设备的工艺技术的提高，越来越多的工程结构可以通过3D打印完成，3D打印材料在装饰构件、基础公共设施、一般民用建筑、桥梁领域得到一定的试点应用。目前建筑3D打印技术，是将整个3D打印对象进行模块化设计，根据工程结构尺寸大小在施工现场或工厂内利用3D打印机将其直接打印出来或进行二次拼装。其施工过程与传统的施工工艺存在显著不同，由于采用特殊的无模板、无筋化、逐层堆叠成型施工工艺，对建筑3D打印材料的性能指标要求也有更高的要求。无筋化的结构一方面便于打印，另一方面也是为了实现3D打印材料模块轻、薄、强的性能优势，可利用更多品种的3D打印材料打印出不同功能、结构的工程模块。因而3D打印材料的原材料来源更广泛、品种更多样，其凝结硬化和强度产生的机理也会区别于传统混凝土材料的理论范畴。

与此同时，各类工矿企业在生产冶炼过程中产生大量的废渣，这些废渣的处置及综合利用仍存在较大压力。目前建材行业中有将固废材料超细化的利用趋势，以提高固废资源利用效率。本发明即是将钢业冶炼过程生产过程中产生的废渣经微粉超细化，与传统的硅酸盐水泥混合制备成超细复合粉，获得的复合粉可用于建筑3D打印材料，所述的打印材料成本低，用于3D打印领域主要技术指标效果优异，从而实现了工业废渣的高值化综合使用。

【发明内容】

本发明提供一种工业固废基超细粉组合物，其特征在于所述的工业固废基超细粉组合物为组合物1或组合物2，所述的组合物1包括矿渣和钢渣，所述组合物2包括矿渣和矿热炉渣，所述矿渣与钢渣的质量比为1:0.5-2，优选为1：0.6-1.8，或优选为1:0.8-1.6，更优选为1:1.0-1.5或1:1.2-1.3；所述矿渣与矿热炉渣的质量比为1:0.5-2，优选为1：0.6-1.8，或优选为1:0.8-1.6，更优选为1:1.0-1.5或1:1.2-1.3；

进一步的，本发明的工业固废基超细粉组合物的粒径≤10.0μm。

进一步的，本发明还提供了一种建筑3D打印材料，所述的建筑3D打印材料包括所述的工业固废基超细粉组合物和水泥，所述水泥选自硅酸盐水泥，其中所述硅酸盐水泥包括水泥熟料、石膏、石灰石和粉煤灰；经粉碎混合均匀后获得。

进一步的，本发明的建筑3D打印材料中工业固废基超细粉组合物和水泥的质量比为1:2-6，优选为1:3-5，更优选为1:4,。

进一步的本发明的建筑3D打印材料中的硅酸盐水泥中水泥熟料、石膏、石灰石和粉煤灰的质量比为1：(0.06-0.075)：(0.04-0.06)：(0.08-0.12)；经粉碎混合均匀后获得。